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百害還是有一利:菸草中的有益成分NAD1

source:Ferran Jordà

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文/林佑(研究員/香港大學中醫藥學院理科碩士)

香煙對人體的危害似乎是不爭的事實。除了「吸菸有害身體健康」的宣傳以外,也強調菸草燃燒所產生的煙霧對人體潛在更大的危害,而且危害的不只是自己。

但有吸菸習慣的人仍然不少;對吸煙者來說最有說服力的理由不外乎是緩解壓力、提神醒腦。當吸煙後,短時間內令人緩解內心積壓的憂慮,苦腦和煩燥,且對於工作忙碌、三餐時間不定、常常通宵的都市人而言,可算是快速調節心理狀態和恢復精神活力的方法之一。

這種對神經系統影響的重要物質就是菸草主要成分–尼古丁。 但當長期攝取尼古丁成分,容易導致神經受體敏感度下降,往往需要提高攝取量來維持神經受體的刺激反應,久而久之,香煙內其它大量的毒性物質對人體健康的危害亦漸漸浮現。

菸草內含煙鹼、焦油、一氧化碳、氰化物等對健康有危害的物質,可能會提高罹患心臟病、癌症、增加細菌感染等風險。而二手煙比一手煙對人體的危害更大,由菸草燃燒所產生的煙霧內含千多種有毒物質,雖然還有很多還未被確定,但有至少超過400多種屬於致癌物質,而且部分的毒性物質可以增加細菌感染人體的風險,較具殺傷力的細菌名為耐受性金黃葡萄球菌Mthicillin-resistant Staphylococcus aureus MRSA)。有美國的研究發現, 接擉過煙霧的MRSA有較增強菌體活性, 被稱為「超級細菌」。牠對抗生素有更強的抵抗性以外,亦能降低人體免疫系統的殺滅能力,特別對巨噬細胞的防禦力和功擊力大大降低。由於MRSA活性的強弱與煙霧密度的高低呈正相向趨勢,顯示MRSA對煙霧濃度有強烈的依賴性,說明了煙霧確實可以強化MRSA細菌,並提高吸煙者感染率。

雖然吸煙對健康危害的報告眾多,有趣的是最新科學研究顯示了菸草也有有益的抗病物質,結果可能是你難以相信的。

 菸草有益的成分–NaD1

抑菌活性

來自澳洲拉籌伯大學分子科學研究所的 安德森(Marilyn A. Anderson)博士指出,在眾多的菸草屬植物當中,花菸草的一種抗微生物防禦素(plant defensins)提取物–「NaD1」擁有藥用價值。

NaD1具有殺蟲和抗菌(抑制細菌和真菌)作用,特別對人類病源性真菌,包括白色念珠菌(Candida albicans)和新型隱球菌(Cryptococcus neoformans)效果顯著。對NaD1的藥理學分析指出, 它能與菌體表面(菌壁上)的多種磷脂相互結合,(磷脂類包括:單磷脂酰肌醇-2-3氟磷酸鹽(phosphatidyl-inositol mono-/bis-/tri-phosphates),磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)和磷脂酸(phospatidic acid))隨菌壁質膜穿透內層,並以一系統的信號傳導路徑影響菌體新陳代謝(降低細胞活力)與能量的釋放(破壞線粒體),最終誘導菌體白化而凋亡。儘管只是初步研究階段,但對人類病源性細菌的抑制作用是不爭的事實,NaD1是否對耐受性金黃葡萄球菌也有抑制作用呢?有待進一步研究。

抗癌活性

有趣的是,安德森博士還發現NaD1是一種強大的抗癌物質。它可以伸入癌細胞外層膜上的蛋白質内,撕裂其外膜結構,令癌細胞內容物流出致亡。NaD1最神奇之處是能與癌細胞受體相互結合, 且具高度專一性, 對人體細胞不會產生任何反應。NaD1有望作為針對癌細胞的標靶藥物, 祈望開發成化療與及抗生素的輔助制劑。

NaD1是一種天然防禦素

事實上,花菸草內NaD1成分只是其中一種植物防禦素的化學結構,隱藏於自然植物內的防禦素廣泛分布在十字花科、豆科和茄科屬植物的種子、花朵和葉片內。例子包括蘿蔔的提取物RsAFP2、苜蓿提取物 MsDef1和MtDef4、豌豆提取物 Psd1等。植物分泌防禦素的目的主要是為了防止植物在生長過程中受到病蟲侵害以致凋謝。

人類嘗試從植物體提取、純化、鑒定這些天然防禦素結構,並確定擁有生物醫學價值,如抑制蛋白質的合成、誘導生物酶活性和調節離子通道等功能。

NaD1分子結構

NaD1防禦素分子序列已經確定,並且列入科學數據文庫之中,其蛋白記錄編碼設定為1MR4。它是一種小分子量、鹼性及富含半胱胺酸的蛋白質,由45到54個胺基酸大小的多肽族群組成,包含10個半胱氨酸殘基,由2-6個雙硫鍵相互結合,形成一個緊密的折疊結構。

目前,對於NaD1立體構像已有初步了解, 即是分子編碼上的「同源性序列」(與其它防禦素相同的分子編號)與影響功能的「活性位點」(產生功效的結合位置)。然而其活性位點只能反映抗菌功能的相關序列,並未揭示抗癌功能的位置或範圍。

以下具體說明NaD1蛋白分子序列及其特徵:

  1. 顯示NaD1與其它防禦素的相同序列以紅色標示
  2. 活性位點以螢光黃色標示(泛指抗菌活性的結合位置)。

螢幕截圖 2015-06-14 17.30.07

研究結果實在令人諷刺,花菸草除了有致癌毒性,卻也有抗癌作用;有提升細菌感染風險,也有抗菌功能。雖然已經証實了花草煙內NaD1 蛋白具有抗菌和抗癌活性,但並不代表菸草對人體有益。因為NaD1只是植物體內的純化產物,要通過複雜的加工程序獲得,未經處理的菸草內含眾多雜質,特別在燃燒過程產生的大量有毒洐生物對人類的健康沒有任何好處。科學的發現還只是萬里長征的第一步。

參考來源:

  1. Elisa K. McEachern, John H. Hwang, Katherine M. Sladewski, Shari Nicatia, Carola Dewitz, Denzil P. Mathew, Victor Nizet, Laura E. Crotty Alexander. Analysis of the Effects of Cigarette Smoke on Staphylococcal Virulence Phenotypes. Infection and Immunity, 2015; IAI.00303-15 DOI: 10.1128/IAI.00303-15
  2.  Bleackley M R, Wiltshire J L, Perrine-Walker F, et al. Agp2p, the plasma membrane transregulator of polyamine uptake, regulates the antifungal activities of the plant defensin NaD1 and other cationic peptides[J]. Antimicrobial agents and chemotherapy, 2014, 58(5): 2688-2698.
  3.  Vriens K, Cammue B, Thevissen K. Antifungal plant defensins: mechanisms of action and production[J]. Molecules, 2014, 19(8): 12280-12303.
  4.  Tobacco plant has key to fighting cancer. La Trobe University [2/4/2014]
  5.  植物中鹼性及富含半胱胺酸之蛋白質的功能和結構特性分析[J]. 2005.

更多資訊可以參考作者部落格

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