2023年02月28日 07:36

潘懷宗／人類進化求生存的神祕機制　竟與阿茲海默症有關

▲早餐、美食、食物、用餐、168、減肥、減重、家庭、吃飯。（圖／123RF）
▲人類求生存最重要的就是要確保足夠的食物、水和空氣。（示意圖／123RF）

文／潘懷宗博士、陽明交通大學醫學院兼任教授

人類求生存最重要的就是要確保足夠的食物、水和空氣。綜觀人類歷史上，常常會有荒年出現，造成餓殍遍野，令人鼻酸。科學界最新研究驚奇的發現，人類為求能夠捱過飢荒，在自然進化過程中，腦部出現了一種適應性的反應機制，可以有利於人類在饑荒時期存活下去，而這套存活機制是由腦部開始自行製造果糖來啟動的，神奇吧！

和腦內作為即時能量來源的葡萄糖不同，當果糖在腦內自行生產時，首先會從腦部發出指令，鼓勵覓食行為，以便增加食物和水的攝入（開源），同時啟動節能裝置，降低基礎代謝率（節流），並加強脂肪和肝醣的儲存（儲蓄），以便確保大腦能有葡萄糖的持續供應，才不會大腦當機而死亡。這種因為人類進化而產生的生存機制，相當令科學界驚奇，尤其是大腦重量僅佔全身的2%，卻需要使用到全天總熱量需求的20%，相當耗能。可是任誰也萬萬沒有想到，竟然這種在饑荒時期的生存機制（優點），換成了在今日富裕且飲食不當的生活下，卻變成了阿茲海默症產生的可能原因（缺點），且用它來解釋許多早期失智症的特徵時，也相當合理，包括腦葡萄糖代謝減退，粒腺體功能障礙和神經炎症。換句話說，科學界認為阿茲海默症很有可能是人類飲食不當，進而對進化的生存機制過度開啟的惡性結果。

▲早餐、美食、食物、用餐、168、減肥、減重、家庭、吃飯。（圖／123RF）
▲許多食物除了熱量外，還具有影響體內生理作用的能力。（示意圖／123RF）

在這方面研究相當出色的學者，首推美國科羅拉多大學安舒茨醫學院的強森醫生／教授（Richard Johnson），也因此，國際知名期刊《美國臨床營養學雜誌》遂邀請其撰寫一篇重量級的回顧論文，並已於2023年2月13日刊登出來，筆者特摘錄其中要點，與讀者分享醫學新知的喜悅。

阿茲海默症目前是美國第六大死因，其特徵是認知能力下降和腦萎縮，同時發現有神經元中的β澱粉樣蛋白斑塊和tau蛋白聚集（神經元纖維纏結）。雖然醫學界努力減少β澱粉樣蛋白和/或tau蛋白聚集的治療手段，出現了一絲絲的希望，但通常臨床試驗結果都不如想像的那樣成功，顯而易見的，驅動疾病背後的真正原因，可能另外有其它的因素。現階段的目標指向了 --- 由於人類生活飲食不當，進而破壞了腦部依賴果糖的人類進化覓食機制，才是造成阿茲海默症發生的元兇，而破壞了此生存機制也會因此增加代謝症候群、肥胖、糖尿病和其他疾病的發生率，不容小觑。

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▲阿茲海默症特徵是認知能力下降和腦萎縮。（示意圖／123RF）

眾所周知，許多食物除了熱量外，還具有影響體內生理作用的能力，例如：含糖飲料就與肥胖和糖尿病的發展特別相關，目前認為是由於它們的果糖含量太高所引起的（果糖便宜，又甜度高，商人重利而選擇添加在幾乎所有食品內）。科學研究已經證明，當遇到飢荒，腦部自行合成果糖時，就可以開啟生存機制，為當前的飢荒做好準備。但是當人類飲食不當，攝入過多果糖時，同樣可以錯誤的啟動這個生存機制，最後演變成自「食」惡果。

經過多年的科學研究與努力，已經知道，身體開啟生存機制後，會產生以下的具體功能（詳見表1）。首先，當生存機制啟動後，人體就會進入「低耗能」模式，在該模式下，能量（ATP）的產生和使用都會減少，這是通過減少基礎代謝率來實現的。另外，腦部通過刺激饑餓感（Ghrelin；飢餓素）、提高食欲（食慾素；Orexin）、阻斷飽腹感（誘導瘦素Leptin阻抗）和刺激覓食來鼓勵食物和水的攝入。並同時通過減緩粒腺體呼吸來減少對氧氣的消耗，啟動糖解作用（Glycolysis）產生能量。抑制脂肪酸氧化、脂肪分解和肝醣分解，並促進脂肪和肝醣的合成與儲存。由於腦細胞提取葡萄糖，並不需要完全依靠胰島素，因此生存開關啟動胰島素阻抗和抑制胰島素分泌後，只會減少葡萄糖進入腦部以外的細胞（像是肌肉），此舉除可以減少總能量的消耗外，同時也為大腦節省了許多的葡萄糖，以備使用。果糖同時還會刺激下丘腦中加壓素（vasopressin）的產生，通過濃縮尿液來降低排尿量，從而有助於節約水分。但加壓素也會通過自己的特殊接受體（1b），產生肥胖，因為加壓素增加脂肪合成本來就是其保存水分的一種方式（脂肪代謝會產生水，所以也是水的一項來源）。

想想看，當面臨飢餓威脅時，腦內開啟生存機制後，讓我們更有效率地去四處覓食，而有效率的覓食是需要專注、快速評估、衝刺、探索行為和冒險精神的，所以必需將大腦其他次要與覓食無關的功能予以降低，覓食才會變得更有效率。而果糖會減少流往“與自我控制有關的大腦皮層區”、海馬迴和丘腦的血液，抑制短期記憶和對時間關注等等的腦部功能，同時，與覓食相關的視覺皮層區周圍的血流量則會反而增加，相當聰明且厲害。

問題來了，身體無法區別果糖是吃進來的，還是由腦部自行合成的，結果都一樣可以開啟生存機制的開關，因此“生存開關”在古代幫助人類度過了資源匱乏的時期，但卻在現代生活富裕的時期（飲食不當，果糖攝入過多），因為開關長期被卡在了“開”的位置，甚少關閉，才導致了許多人類暴飲暴食，攝入過多高脂肪、高糖和高鹽的食物，如此惡性循環，造成大腦長期發炎，並最終導致了阿茲海默症。科學研究也已經證明，如果你讓實驗室老鼠長期攝入果糖，它們的大腦就會產生tau蛋白和澱粉樣蛋白的累積，這與阿茲海默症的病狀相同。另外，你也可以在阿茲海默症患者的大腦中發現高果糖水平。強森教授甚至認為一些阿茲海默症患者走失的傾向，也可能是古代覓食反應的遺跡。因此，未來的研究將深入了解，減少果糖暴露或阻斷果糖代謝的飲食和藥理學試驗，是否能對預防、管理或治療阿茲海默症產生確定的效果，我們將可以拭目以待。

參考文獻：
1. Richard J. Johnson, Dean R. Tolan, Dale Bredesen, Maria Nagel, Laura G. Sánchez-Lozada, Mehdi Fini, Scott Burtis, Miguel A. Lanaspa, David Perlmutter. Could Alzheimer’s disease be a maladaptation of an evolutionary survival pathway mediated by intracerebral fructose and uric acid metabolism? The American Journal of Clinical Nutrition, 2023; DOI: 10.1016/j.ajcnut.2023.01.002

表1. 生存機制被開啟後，身體是如何確保食物、水和氧氣的供應，才能增加存活率。