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認識植物性化學物質

本文出自癌症新探64期

行政院衛生署雙和醫院營養室 林雅玲/金美雲營養師

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根據行政院衛生署於民國100年之統計資料顯示,國人十大死因前三名依序為惡性腫瘤、腦血管疾病及心臟疾病;其中惡性腫瘤與腦血管疾病更是連續蟬連近十年來十大死因之第一、第二名。然而,有許多流行病學研究顯示,增加蔬菜和水果的攝取,可以降低癌症、動脈粥狀硬化及心血管疾病的發生,其中可能的作用物質包括維生素、礦物質、纖維素與植物性化學物質(phytochemicals),尤其是植物性化學物質,對於癌症的預防效果,則是近年來最被廣為討論的議題。也因此,有許多的體外實驗及動物模式之研究指出,蔬菜水果中的植物性化學物質,具有降低罹患癌症以及慢性疾病之生物效益,因此,衛生署建議國人,每日應攝取至少5份的蔬菜及水果,以達到癌症或慢性疾病預防之目的。

但…什麼是『植物性化學物質』呢?顧名思義,就是植物所產生,具有生物活性的物質。這些有生物活性的化學物質,通常是植物在代謝過程中,產生的二級代謝產物(secondary metabolites),有別於維持植物生命所必需的醣類、脂肪、蛋白質等初級產物,雖然非植物生長所必需,也僅只占植物乾體重的1~5%,卻是植物抵抗大自然之外界傷害,保持植物健康的主要因素。由於植物種類繁多,目前所知,約有數百種植物性化學物質對人體健康有益,雖然有些甚至還未被分析出來,但可依據結構式的不同,分為下列5類:類胡蘿蔔素(carotenoids)、植物固醇(phytosterols)、硫氫酸鹽(isothiocyanates)、葉綠素(cholorophyll)、植物雌激素(phytoestrogens)。以下就這5類的食物來源、預防癌症的可能機轉或效用,在此做一個簡單的說明。

類胡蘿蔔素(carotenoids):
可分為胡蘿蔔素(carotenes)以及葉黃素(xanthophylls)兩大類。因結構式的差異,胡蘿蔔素可分為α-Carotene、β-Carotene以及茄紅素(lycopene)三大類,而葉黃素(xanthophylls)可分為角黃素(canthaxanthin)、β-Cryptoxanthin、葉黃素(lutein)、玉米黃素(zeaxanthin)這4類。類胡蘿蔔素最主要的食物來源為紅、橘、黃色或深綠色蔬菜及水果,如紅蘿蔔、甜椒、菠菜、青花菜、高麗菜、甘藍、南瓜、甘藷、杏桃、番茄、芒果、木瓜、奇異果、葡萄柚…等。有部分研究指出,多攝取富含類胡蘿蔔素的食物,對於預防攝護腺癌、乳癌、子宮頸癌、肺癌、口腔癌及胃癌有效,因類胡蘿蔔素本身就是一種強大的抗氧化劑,可以與體內自由基結合,保護DNA及細胞膜上的脂肪,免於氧化壓力傷害。此外,類胡蘿蔔素也可經由縫隙連接(gap junction)來調節細胞之間的傳導,增進免疫功能。亦有研究指出,lutein可抑制細胞色素P450(cytochrome P450)1AA的活性,進而阻斷癌化物質產生;但也有研究指出,在抽菸的族群中,攝取高劑量的β-Carotene補充劑,或高劑量的β-Carotene搭配其他抗氧化物補充劑時,反而會增加肺癌的罹患率,因此建議大家由天然的食物攝取類胡蘿蔔素較佳。

此外,因類胡蘿蔔素是脂溶性質,建議民眾,從天然食物補充並搭配少量的脂肪(3-5公克)攝取,較能發揮預防癌症效用。

植物固醇(phytosterols):
植物固醇最主要的來源為植物油,如油菜籽、玉米、棉花籽、花生、亞麻籽、豆科植物或全穀類與堅果種子類的脂肪,有細胞研究指出,植物固醇可以抑制大腸癌及乳癌細胞的增生,進而抑制癌細胞的生長。不過在流行病的研究中,只有一篇相關研究,且結果與預防癌症沒有相關性。但由於植物固醇結構式類似於膽固醇,可在小腸與膽固醇相互競爭,而達到降低血脂肪之功效。

硫氫酸鹽(isothiocyanates):
硫氫酸鹽可提供植物特殊的氣味,主要來源為十字花科蔬菜,如花椰菜,甘藍,高麗菜等。細胞研究指出,硫氫酸鹽可以抑制phaseⅠ酵素啟動潛在的致癌物質,並可以誘導phaseⅡ酵素,將潛在的致癌物質去毒性(detoxifying),另外還可促進細胞凋亡及抑制細胞增生作用,但因為人體研究的數目不多,未來還需更進一步的探討。

葉綠素(cholorophyll):
葉綠素是眾多蔬菜外表的顏色,是光合作用的最重要的關鍵,主要的功能是協助植物利用光能轉換為植物所需的能量;食物來源則為各種類的綠色蔬菜。在2006年於紐西蘭的流行病學研究指出,在1535位受試者中,雖然沒有顯著相關性,但研究發現,攝取葉綠素較少的族群有較高的大腸癌發生率。而動物實驗指出,當攝食富含血紅素的肉類或魚類時,葉綠素可在腸道阻斷血紅素這類氧化物質的前驅物,避免細胞的氧化反應,是癌化作用的阻斷劑。

植物雌激素:
植物雌激素(phytoestrogens)因生物活性以及結構與人體所分泌的荷爾蒙—雌激素相似而有此命名。研究指出,雌激素與乳癌、子宮癌、子宮內膜癌具有正相關性,但因植物雌激素的結構與雌激素類似,可以和雌激素相互競爭與細胞受器結合,減少癌症細胞訊息的產生,而與癌症呈現負相關性。此外,除了具有類似於荷爾蒙的作用之外,更有許多研究指出,這類物質還有許多生物活性與癌症的預防作用。在動物研究中,植物雌激素具有抗氧化、抑制癌細胞增生、抑制血管新生作用、並與細胞激素、生長因子以及固醇類代謝的荷爾蒙相關。

由結構式來看,植物雌激素可分為木酚素(lignans)、類黃酮(flavonoids)以及豆香素(coumestans),木酚素最主要的食物來源為亞麻籽,其他種子類也是其來源,如葵花籽、芝麻、菜籽、南瓜籽、全穀類食物、莓果類、大豆以及蔬菜。豆香素(coumestans)主要的食物來源為碗豆、菜豆、紫色苜蓿芽等食物。

類黃酮(flavonoids)是植物的二級代謝產物,可提供植物顏色、氣味,並保護植物免於紫外線、昆蟲、細菌、病毒之侵害。依鍵結方式的不同可分為六大類:黃酮類(flavones,如apigenin、luteolin)、黃酮醇(flavonols,如quercetin、myricetin)、黃烷酮(flavanones,如naringenin、hesperidin)、黃烷醇(flavanols,如epicatechin、gallocatechin)、花青素(anthocyanidins,如cyanidin、pelargonidin)及異黃酮(isoflavoves,如genistein、daidzein)。洋香芹及芹菜是黃酮類主要的食物來源。Quercetin是黃酮醇中最為廣泛的一種,其主要之食物來源為蔬菜、水果、紅酒及茶,尤其以洋蔥含量較多。黃烷酮的主要來源為柑橘類水果。黃烷醇中的catechin主要來源為綠茶、紅酒與巧克力;花青素主要來源為草莓、藍苺、葡萄等深紅色水果及紅酒。異黃酮的主要來源為黃豆,每公克乾重中約含有1 mg的genistein 及 daidzein。

類黃酮是一具有抗氧化能力的物質,由一些體外實驗發現,類黃酮可抑制LDL氧化,並可延長LDL lag time,且具有清除自由基或螯合金屬離子的能力,可和游離氧、氫氧過物、2價鐵離子等自由基結合,產生一穩定的物質,而終止過氧化物生成之連鎖反應。此外類黃酮與維生素E有協同作用,可抑制脂質過氧化物的產生。亦有動物研究指出,給予老鼠攝食單元不飽或脂肪酸及多元不飽和脂肪酸油脂,結果發現,於飲食中添加類黃酮後,可明顯減少VLDL與LDL之氧化。由於類黃酮具有上述的抗氧化功用,因此對心血管疾病具有一定程度的預防作用。在一些流行病學研究亦顯示,攝取較高的類黃酮飲食,可降低心血管疾病、動脈粥狀硬化及癌症之發生率。

除此之外,不論於體外或體內實驗均指出,類黃酮可保護細胞,避免細胞DNA的氧化傷害、可避免內皮細胞因氧化傷害所造成的細胞凋亡(apoptosis)。而在動物實驗中,降低大鼠因肝臟缺血性再灌流後血漿中丙二醛(malondialdehyde)濃度上升的情形。而在人體試驗中亦發現,類黃酮可降低受試者淋巴球細胞DNA因H2O2誘導的氧化傷害,並顯著降低尿中DNA氧化傷害性指標8 - 羥基(8-hydroxydeoxyguanosine, 8-OHdG)的含量。

台灣地處亞熱帶,蔬菜及水果種類繁多,利用飲食及攝取自然新鮮的食物而達到預防疾病的目的,或是調整及改善飲食及生活習慣,而降低癌症的發生率,一直是營養科學以及大眾所努力的目標。也因此,藉由以上對植物性化學物質的介紹,讓民眾對此類的活性物質有所認識,而開始改變日常的生活模式;其實只要每日多攝取不同種類的蔬菜或水果,就能夠攝取到上述有益的活性物質。希望大家能夠開始天天五蔬果,相信防癌必能輕鬆做!


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