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中国健康调查,关闭癌症表达(三)
时间:2010-06-13 14:13:46
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第一部分 中国健康调查,关闭癌症表达(三)
蛋白质与启动作用 

蛋白质摄入怎样影响癌的启动呢?我们做的第一个实验是考察蛋白质的摄入是否会影响负责黄曲霉毒素代谢的酶——混合功能氧化酶(MFO)。这种酶非常复杂,因为该酶也催化各种药物成分和化学物质的代谢。矛盾的是,这种酶既有激活黄曲霉毒素的功能,也有对黄曲霉毒素进行解毒的功能。这是一种特殊的转化酶。 

开始进行研究的时候,我们假设摄入的蛋白质通过改变肝脏中的酶对黄曲霉毒素的解毒作用而影响肿瘤的生长。 

我们最初想考察的是,蛋白质摄入的水平会不会改变酶的活性,经过一系列的实验(图3?218),答案是肯定的。只改变蛋白质摄入水平就能很容易地改变酶活性18-21。 

像在印度科学家的研究中一样,降低蛋白质摄入量,不仅能够大幅度地降低酶活性,而且降低的速率也很快22。这意味着什么?摄入低蛋白膳食降低酶的活性,就意味着更少的黄曲霉毒素被转化为有害的黄曲霉毒素代谢物,从而降低了代谢物与DNA结合、造成DNA突变的概率。 

我们决定检验这种假说,首先我们想知道,低蛋白膳食是否能降低黄曲霉毒素产物结合在DNA上的能力,并导致产生更少的DNA加合物。我实验室一个本科生瑞秋•皮特森对此进行了验证(图3?3)。他通过实验证明,蛋白质的摄入量越低,黄曲霉毒素-DNA加合物的量就越少23。 

我们现在已经获得了强有力的证据,证明低蛋白质摄入能显著地降低酶活性,而且能避免有害的致癌物结合在DNA上,这些研究结果给人留下了非常深刻的印象。我们已经获得了很多证据,说明为什么降低蛋白质摄入量会导致癌症发病率下降,但我们现在想了解更多一些,而且我们对这种效果不太敢肯定,想寻找是否存在其他的机制。随着时间的推移,我们发现,每次我们试图寻找一种新的蛋白质发挥作用的机制,我们都能找得到。例如,我们发现低蛋白膳食或是同等替代品能通过下列机制降低肿瘤的发病率,例如: 

●能导致更少的黄曲霉毒素进入细胞24-26; 

●能让细胞的增殖速度减缓18; 

●导致酶复合物内部发生多处改变,从而降低酶复合物的活性27; 

●相关酶的核心组分的量减少28,29; 

●黄曲霉毒素-DNA加合物的形成减少23,30。 

我们发现低蛋白膳食作用的机制远远不止一个,这个事实让人大开眼界。这大大地加重了印度研究者的研究结果的份量。这证明:生物学效应尽管通常被认为是单一反应运作的,但实际上更可能是一系列同时发生的不同反应共同运作的。这些过程以一个非常复杂的、高度协调的方式发生作用。这是不是意味着身体有很多备用系统呢?当一种机制发生问题之后,可以通过其他的机制对代谢途径进行弥补。在后来的研究中,越来越多的发现证实了这种理论。 

我们从大量研究中得出一个明确的结论:低蛋白膳食能显著降低癌的发生率。尽管这样的结论有着充分的证据支持,但是对很多人来说,仍然是让人吃惊和难以接受的。 

蛋白质与促进作用 

回到草坪那个类比,把草种种入土壤相当于癌的启动阶段。根据一系列实验的研究结果,我们发现低蛋白膳食能够在“种植”这个阶段减少“癌性草坪”中草种的总数。这是一项令人不可思议的发现,但是我们希望了解更多有关的机制。我们怀疑:在癌的促进阶段(即癌可以被逆转的阶段)都发生了什么?低蛋白膳食除了在癌的启动阶段产生作用外,是不是也能在促进阶段继续发挥预防癌症的作用? 

从现实角度上看,这个阶段的研究工作是非常不容易的,因为需要花费大量的时间和经费。饲养试验动物,直到它们长出肿瘤,是一项非常昂贵的研究工作。这种实验通常需要两年以上的时间(大鼠的正常寿命),预算通常在10万美元以上(今天,此类实验的成本更高)。为了回答上面提出的那么多问题,我们不能等到大鼠的肿瘤都长成后再进行研究,否则的话,我再花35年也不够。 

这时,我们看到了其他人31刚刚发表的一些令人兴奋的研究论文,这些研究论文指出如何检测启动阶段后出现的癌样细胞团。我们把这些极微小的成团细胞叫做病灶细胞团。 

病灶细胞团是成团的肿瘤前体细胞。尽管多数病灶细胞不会发育成成熟的肿瘤细胞,但是它们预示肿瘤的发展。 

通过观察病灶细胞的发育,并且检测有多少病灶细胞团、形态大小如何,我们就可以了解到肿瘤是怎样发展的32,以及蛋白质摄入水平对肿瘤发展的影响程度。通过研究蛋白质对病灶细胞团而不是对肿瘤发展的促进作用,我们就可以节约大量的时间和经费,也可以避免很多无效的工作。 

我们的发现非常与众不同:病灶细胞团的发育几乎完全取决于蛋白质的摄入量,而与黄曲霉毒素的摄入量没有关系。 

我们通过很多不同的途径证实了这个发现。首先是我的研究生斯科特•阿波顿33以及乔治•多内夫34的研究工作证明了这一点(比较图示可见图3?4)。经黄曲霉毒素启动后,用20%蛋白饲料饲养的大鼠,其病灶细胞团的生长速度比用5%蛋白饲料喂养大鼠的病灶细胞团的生长速度要快得多。33,34 

研究工作进行到这个阶段,所有的动物在开始时接触到的都是同等剂量的黄曲霉毒素,但是如果他们开始接触的黄曲霉毒素的剂量是不同的,会怎么样呢?低蛋白质是否仍然有保护实验动物、预防癌症的功效呢?我们对此进行了研究,我们给两组大鼠不同剂量的黄曲霉毒素诱发癌,同时饲以标准的基础饲料。在这样的实验条件下,这两组大鼠在癌启动阶段接触的致癌物水平是不同的。然后在癌的促进阶段,我们给接触高剂量黄曲霉毒素的大鼠饲以低蛋白饲料,而给接触低剂量黄曲霉毒素的大鼠饲以高蛋白饲料。我们想知道,如果实验动物在开始接触到高剂量的致癌物质,低蛋白饲料是不是能够抑制高剂量致癌物的影响。 

我们的实验结果再次让人大吃一惊(图3.5)。接触较高水平致癌物的大鼠,饲以5%的蛋白饲料时,病灶细胞团要少得多;而接触低水平致癌物的大鼠,饲以20%的蛋白饲料后,病灶细胞团要多得多。 

我们在此找到了一条规律:病灶细胞团的发展,尽管在最初的启动阶段取决于接触致癌物的剂量,但实际上在癌的促进阶段,受到膳食中蛋白质摄入量的调控。蛋白质摄入量产生的效果要超过致癌物对细胞的影响,与开始接触到的致癌物质剂量多少没有关系。 

得到这些实验结果后,我们设计了一个更有说服力的实验。下面我按照实验步骤来讲解一下这个实验。该实验是我的研究生琳达•阳曼完成的35。在这个实验中,所有实验动物开始接触的都是同一剂量的致癌物,在之后为期12周的癌促进阶段,轮流给这些动物饲以20%或是5%蛋白质的饲料。我们将12周的癌促进阶段分成4个阶段,每个阶段是3周。第一阶段是第1-3周,第二阶段是第4-6周,依此类推。 

在第一阶段和第二阶段给实验动物饲以20%的蛋白质饲料(20-20)后,病灶细胞团数量开始增加,这与我们的预计是一样的。但是第三阶段我们给动物饲以低蛋白饲料的时候,病灶细胞团的数量急剧下降(20-20-5)。在第四阶段,我们恢复给实验动物提供20%蛋白质的饲料,病灶细胞团的数量重新开始上升(20-20-5-20)。 

另外一组实验中,第一阶段,所有动物饲以20%蛋白质的饲料,第二阶段饲以5%蛋白质的饲料(20-5),在第二阶段开始的时候,我们可以看到病灶细胞团的数量急剧下降。在第三阶段,随着动物重新开始接受20%蛋白质的饲料(20-5-20),我们可以看到病灶细胞团的数量重新开始升高。证明膳食中的蛋白质对癌细胞的发育的确有非常强的促进作用。 

这些动物实验非常具有说服力,病灶细胞的生长可以通过给予不同剂量的蛋白质来进行调节,并实现逆转,这种效果在病灶发展的各个阶段都可以观察到。 

这些实验还证明,我们的身体能够记住早期致癌物质对身体的侵袭35,36,尽管这种作用可能会因为低蛋白膳食的抑制作用而处在休眠的状态。接触黄曲霉毒素后,黄曲霉毒素会给机体留下“记忆”。尽管摄入5%蛋白质的膳食能够抑制住黄曲霉毒素的作用,但是9周后,在20%蛋白膳食的影响之下,休眠的癌细胞可能会苏醒,形成癌变的病灶细胞。简单的说,我们的身体有记忆功能。说明我们过去接触过致癌物,并引发少量的癌细胞。尽管这些癌细胞处于休眠状态,但是如果我们以后摄入的膳食营养有问题的话,这种癌细胞则会被再“唤醒”。 

这些研究证实对蛋白质摄入量进行小幅度的调整,就会影响癌的发展。但是,多大量的蛋白质摄入量是太多或是太少呢?在大鼠实验中,我们检测了4%-24%的蛋白质摄入量对病灶细胞的影响(图3?637)。研究发现,如果蛋白质占膳食比例10%以下,病灶细胞不会发展;如果超过了10%,病灶细胞团的数量就会急剧增多。实验室中一位来自日本的访问学者 Fumiyiki Horio 成功地重复了这一结果38。 

这项实验最显著的发现是:病灶细胞团只有在动物摄入的膳食蛋白质达到或超过身体生长速率所需的蛋白质摄入量时,病灶细胞团才开始增殖39。也就是说,当摄入的蛋白质水平达到或超过动物生长所需的水平,就会导致癌的发生。尽管这项研究结论来自动物实验,但是对人来说也有相当重要的意义。因为在成长期的大鼠和人对蛋白质的需求量以及成年大鼠和成年人维持身体健康所需的蛋白质量是非常接近的40,41。 

根据蛋白质的日推荐供给量(RDA),人每天热量需求的10%应来自蛋白质。这个摄入水平比我们每天身体实际需要的蛋白质摄入量要高得多,但是因为每个人对蛋白质的需求量不尽相同,建议蛋白质摄入量10%,是为了保证所有人都能得到足够的蛋白质补充。那么我们大多数人每天摄入的蛋白质有多少呢?实际上我们摄入的量比10%的推荐量高得多。平均而言,美国人热量摄入的15%-16%来自于蛋白质。那么这种膳食是不是会引起癌症呢?从动物实验的结果来推测,是这样的。 

10%的蛋白质摄入水平相当于每天摄入50-60克的蛋白质,具体数值取决于个人体重和每天摄入的总热量。美国人平均15%-16%的蛋白质摄入量相当于每天摄入70-100克的蛋白质,其中男性摄入蛋白质的量要比女性多一些。如果我们将其转化为食品量的话,可以这样计算。你从菠菜中每摄入100卡热量,你摄入的蛋白质是12克(15盎司菠菜);如果是鹰嘴豆的话,每100卡的热量摄入中含有5克蛋白质(两汤匙豆子);而100卡肉排中含有13克的蛋白质(1盎司半多一点点的肉排)。 

还有一个问题,蛋白质的摄入量是不是能够改变黄曲霉毒素剂量和病灶细胞团形成之间的关系。如果增加化学物质的摄入量,但是并不会引起癌症发病率升高的话,这种化学物质就不属于致癌物。例如,随着黄曲霉毒素剂量增加,病灶细胞团的形成和癌症的发展也应该相应地增多、变快。如果我们觉得某个化合物是致癌物,但是我们看不到这种剂量和反应之间的关系,那么这种化合物质是不是具有致癌性就很值得怀疑了。 

为了研究这种剂量-反应的关系,我们选择了10组大鼠,给它们饲以不同剂量的黄曲霉毒素,然后在癌的促进阶段给它们饲以正常水平(20%)蛋白质饲料和低蛋白质饲料(5%-10%)。(请参考图3?734) 

在饲以20%蛋白质饲料的动物中,随着黄曲霉毒素剂量的增加,病灶细胞的数量和大小也在增加,这和我们的预计是相同的,这种剂量和反应之间的线性关系非常明显。但是在饲以5%蛋白质饲料的动物中,致癌物剂量和反应的线性关系完全消失了,病灶细胞没有反应。尽管我们给动物使用了其能承受的最大黄曲霉毒素剂量,但是病灶细胞仍然没有反应。通过这个实验,我们再次证明,低蛋白质膳食可以抑制非常强的致癌物的作用,例如,黄曲霉毒素的致癌作用。 

那么我们是不是可以说,化学致癌物不会引起癌症,除非营养状况出了问题?是不是可以说,在我们一生中,我们肯定会接触少量致癌化学物质,但是只要我们的膳食不促进癌症的发展,我们就不会发生癌症?我们是否可以通过营养来控制癌症呢?

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