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。

 ▲人類進化求生存的神祕機制。(資料提供/潘懷宗)

關鍵字: 潘懷宗 阿茲海默症

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