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乾杯之後,酒精在身體裡面做了什麼事?—《酒的科學》

商周出版_96
・2016/12/27 ・3086字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

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  • 編按:不論你啜飲的是清酒、精釀啤酒、單一麥芽威士忌,或卡本內蘇維濃葡萄酒,當你真正了解杯中魔液的來龍去脈,飲酒將變得更饒富趣味!一萬年來,人類的製酒技術不斷精進;然而,現代科學家對酒中微妙生化反應的解析才剛剛展開。當你喝下一口酒,酒精會怎麼在我們身體中氧化、分解最後被我們吸收?

從你啜了第一口成人之飲開始,體內的化學機制便已啟動。身體會想辦法把乙醇氧化、分解,然後轉化成可供利用的形態。只要乙醇繼續隨著血液流動,就會讓你感受到它的存在;它在血液中停留的時間取決於許多因素。

胃:吸收乙醇

在胃部及上側腸道中,乙醇會被直接吸收,而當裡面充滿了食物,自然也就吸收得比較慢。飲酒速度愈快,身體吸收也愈快……直到一個臨界。換言之,酒精濃度太高時,反而會對消化道發揮它的抑制劑功效,使生理機能慢下來,吸收的步伐也隨著放緩。面臨如此情況,乙醇也成為一種刺激劑,你的胃會因此分泌黏液,使得消化作用更加遲緩。

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從你啜了第一口成人之飲開始,體內的化學機制便已啟動。圖 / By Toms Baugis @ flickr, CC BY 2.0

肝臟:將乙醇分解成壞傢伙「乙醛」

胃中大部分的乙醇會被導引至肝門靜脈,這是進入肝臟的門戶。在這裡,乙醇會遭遇一種稱為乙醇脫氫酶的酵素襲擊,並且被它氧化,分解成乙醛,而乙醛可是個壞傢伙。

讓我們看一下它的分子構造。首先,有個看來像賓士汽車標誌的分子,一個顛倒的 Y。它的正中央是一個碳原子,以雙鍵連結至頂端的氧原子,底下兩隻腳則各自鍵結到一個氫原子。這是防腐劑甲醛的分子式。若是將其中一個氫原子替換為其他原子或分子,就會生成不同的醛類。假如替換的是醋酸分子(醋)便形成了乙醛。

少量的乙醛不至於造成大礙,不過,乙醛非常容易引起化學反應──它與其他分子的親和性極強,所形成的化合物,又稱加合物(adduct),幾乎可以攪亂接觸到的所有物質。乙醛附著在 DNA 時,會生成至少一種致癌化合物,干擾人體的甲基化(methylation)過程,也就人體按照特定規律、依不同基因合成蛋白質的作用。乙醛還會緊緊攀附在構成細胞骨架的微導管、支撐結締組織(connective tissue)的膠原蛋白,以及血液中運送氧氣的血紅素上,甚至破壞神經傳導物質中產生血清素與多巴胺的機能,這可能導致人們對酒精沉迷上癮,喪失正常生理反應及感受快樂的能力。

負責分解乙醇的肝細胞必須從血液中耗用比平常更多的氧,才能維持這項化學反應──它們正在進行的是一場複雜而徒勞的騙術遊戲,不斷從一長串分子上剝離電子,然後再將它們加回去。這條長鏈上的遊戲最後會隨著自由氫離子、質子的出現告終,而此刻卻需要更多的氧原子與它們鍵結,以製造水分。結果,形成了缺氧的情形;肝臟的周邊組織細胞因缺氧而窒息,因此難以承受毒素與病原的侵害。

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乙醇帶來的卡路里多半沒什麼營養價值,裡面沒有維生素、礦物質,或挾帶而來的蛋白質。所以,我猜這是為什麼有人倡導飲用啤酒的原因:啤酒富含蛋白質。圖 / By Anton Fomkin @ flickr, CC BY 2.0
  • 我們還是從這道化學作用中得到了一些東西──食品科學家以每公克有多少千卡〔kcal/g〕做為衡量營養比重的單位,節食者一般將其簡稱為「卡路里」。你日常食用的碳水化合物〔好比麵包〕每公克可以貢獻 4.1 千卡熱量,然而乙醇幾乎是它的兩倍。不過,乙醇帶來的卡路里多半沒什麼營養價值,裡面沒有維生素、礦物質,或挾帶而來的蛋白質。所以,我猜這是為什麼有人倡導飲用啤酒的原因:啤酒富含蛋白質。尤其對飲酒者而言,來自乙醇的卡路里可能占每日總卡路里的 10%;這時,新鮮果汁調配的雞尾酒或許是不錯的選擇。酗酒的人從乙醇攝取的卡路里,更可能高達 50%。

喝酒傷肝,為什麼?

當然,肝臟的主要功能是排毒。「你不小心被割傷時,身體會有所反應。免疫細胞齊聚,在傷口產生疤痕,最後會痊癒。肝臟受到傷害後也會做出類似的反應。免疫細胞會前來收拾殘骸,修復損害部位,產生纖維化現象,」克里夫蘭醫學中心的病理生物學家蘿拉 • 納吉(Laura Nagy)說道。她曾研究過乙醇對肝臟的影響。「萬一你飲酒過量,使得免疫細胞來不及修復,壞損的組織就會一直存在。」這種發炎反應通常都是免疫系統對抗感染所引起,可是一個發炎、受到乙醇浸潤的肝臟卻「更加」容易產生病變。沒人知道原因為何。

經常性飲酒(即使還稱不上狂飲)還會讓肝臟失去另一項主要功能:分解與代謝脂肪及脂肪酸的能力。脂肪開始累積在肝臟;「脂肪肝」是經常性、過量飲酒的癥候,更嚴重一點,則是肝硬化的前兆。

喝酒會臉紅,你可能缺少代謝乙醛的關鍵酵素!

目前為止,喝得還算暢快嗎?別急;事情才正要開始變得有趣。首先,我們得想辦法除掉乙醛。肝臟可以製造幾種稱為「醛去氫酶」(aldehyde dehydrogenase)的酵素──ALDH1 及 ALDH2 等,用來代謝乙醛。人體能否產生足夠優質的醛去氫酶酵素,是判斷一個人能否飲酒的關鍵因素之一。在中國漢族、台灣及日本的人口中,大約有半數人所製造的 ALDH2 完全無法發揮功能。這也是造成所謂亞洲人臉紅反應的原因,所以你會見到有些亞洲人酒後出現臉紅的特徵。伴隨而來的還有惱人的腹部症狀,更糟的還有──據研究,日本人飲酒導致食道癌的機率高於其他人。

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在中國漢族、台灣及日本的人口中,大約有半數人所製造的 ALDH2 完全無法發揮功能。這也是造成所謂亞洲人臉紅反應的原因,所以你會見到有些亞洲人酒後出現臉紅的特徵。此外據研究,日本人飲酒導致食道癌的機率高於其他人。圖 / By yota shoji @ flickr, CC BY 2.0

乙醛產生的副作用著實令人厭惡,因此也被用來製成第一種治療酒癮的藥物。服用戒酒硫(disulfiram,較耳熟的藥品名稱是安塔布司〔antabuse〕)後,能阻斷醛去氫酶的生成。也就是說,戒酒者仍可飲酒,也能喝到醉,但是會嘔吐。這是種有效的逆向強化劑。

為什麼喝酒會特別想尿尿?

肝臟沒有代謝完的乙醇會再次進入血液。喝完第一杯酒後,乙醇會在二十分鐘內讓你產生尿意,因為它對腎臟內一種叫做「血管加壓素」(vasopressin)的神經傳導物質形成抑制作用,這種物質有個別名叫抗利尿激素(antidiuretic hormone),簡稱 ADH。基本上,ADH 促使腎臟牢牢抓住體內水分;一旦失去作用,構成腎臟組織的細管壁面會從海綿狀變成通暢的導管。頓時間,所有液體流進膀胱,而你得排出,這也使得人體中的電解質(鉀、鈉及氯化物)濃度升高。

對經常過量飲酒或酗酒的人來說,這個現象會造成更多傷害,使肝硬化的情況更形嚴重;不過,適度飲酒者的腎臟反而因此受惠,因為乙醇也扮演了抗氧化劑的角色,看來倒可降低罹患第二類糖尿病及腎臟病的風險。

因此,只要適當節制乙醇的攝取量,人體內存在的各種生理機制是有辦法加以調適的。真正精彩有趣的事情發生在大腦──乙醇在那兒的行徑將會出人意表。開始進入正題之前,讓我們先參加一場派對。


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本文摘自《酒的科學:從發酵、蒸餾、熟練至品酩的醉人之旅》,商周出版。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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一喝酒馬上醉!那些「酶」告訴你的事——《生活中的東西都可以寫成化學式》
快樂文化
・2022/05/06 ・1598字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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酒精與酶的化學反應

酒量不好的人,一喝酒馬上就會醉(順帶一提,筆者就是如此),這是因為酒裡含有酒精的緣故。化學上,將酒所含的酒精成分稱為「乙醇」,化學式為 C2H5OH。乙醇進入人體後,會跟肝臟中某種稱為「酶」的分子發生化學反應。酶是一種巨大的分子,可以促進化學反應。C2H5OH 與酶反應的過程可由以下的化學式表示(式 1)。

乙醇失去兩個氫原子變成乙醛後,再得到一個氧原子而變成醋酸分子。接下來看看下面的化學式(式 2)。

式 2 中分子的名稱雖然和式 1 相同,但化學式看起來有些不同。乙醇原本是 C2H5OH,但寫成了 CH3CH2OH。C 和 H 分開表示,其他兩個分子也是如此,這麼做是盡可能以接近分子真實的排列方式來表示。這些分子的結構圖如下所示(式 3)。

標示 C 的圓圈圖案代表碳原子,H 代表氫原子,O 則代表氧原子。乙醇左邊的碳原子連接三個氫原子,相當於式 2 中的 CH3 ;右邊的碳原子則連接兩個氫原子,相當於式 2 中的 CH2。另外,右邊的碳原子還連接一個氧原子,氧原子再連接一個氫原子,就形成了 OH。搭配這個結構圖,應該就能理解式 2 中化學式的寫法。化學中很多情況是以分子的結構圖來表達,可讓人更容易理解。

為什麼會宿醉呢?

現在,讓我們再多思考一下這個反應吧(式 4)!首先,乙醇受到酶的作用,失去兩個氫原子而變成乙醛;然後,再次藉由酶的作用,使乙醛獲得一個氧原子,形成醋酸分子。當知道分中增加或減少了哪些原子,你也開始了解化學囉。

另外,人體內產生的醋酸會被進一步分解並排出體外,這也是攝取乙醇後發生的化學反應。但是,如果喝了過量的酒,超過體內的酶所能反應的量,乙醇和乙醛就會殘留在體內。乙醛會引起頭痛和噁心想吐的感覺,這就是宿醉的原因。

再多說一點關於「酶」

這裡,我們來更詳細的介紹酶。酶是一種能促進化學反應的分子,也稱為酵素。在前面所介紹乙醇和酶的反應中,第一階段和第二階段是不同的酶在引發作用。將乙醇轉化成乙醛的酶,稱為「醇脫氫酶」(Alcohol Dehydrogenase , ADH),而將乙醛轉化成醋酸的酶,則稱為「醛脫氫酶」(Aldehyde Dehydrogenase , ALDH)。接受過酒精代謝能力檢測的人,可能有聽過 ADH 與 ALDH。

構成酶的主要原子包括 C、H、O、N 及 S(硫),與目前介紹過的原子種類差異不大,但與那些分子相比,酶是非常巨大的物質。例如 ADH 和 ALDH 的質量,是乙醇和乙醛的 1000 倍以上!你可以想像它有多大了吧!

酶有各種不同的種類,各有其不同的作用,我們體內也有許多不同類型的酶(本書中還會出現其他酶)。另外,即使是同種類的酶,組成酶的部分原子會因人而異,所以作用的強度也不同。ADH 和 ALDH 作用的強度也是因人而異,因此有的人酒量好,有的人酒量差。順帶一提,在第二章裡介紹的呼吸作用與光合作用,也需有體內酶的作用,才可順利進行。

——本文摘自《生活中的東西都可以寫成化學式》,2021 年 11 月,快樂文化

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解酒藥的研究可靠嗎?
帕德波耶特 Pas de poète_96
・2022/02/16 ・2728字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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無論逢年過節,還是與朋友、同事的聚會,多少都會遇到「喝酒」這一關吧?如果是婚禮的話,新郎官往往也會被灌以各種神秘的「特調」,直到散場時,早已渾身酒氣,路都走不好。狀況勉強好點的,大不了就吐一場,回家洗洗睡;有些人比較慘,回家還一路頭痛到隔天。

從我們開始停止喝酒、體內酒精濃度下降倒計時的那一刻起,所有隨之而來的負面身心症狀,都被化整為「宿醉」(hangover)這兩個字。[1][2]而民間盛傳的解酒妙方,是否真有其用,一直以來都缺乏「有效且穩妥」的研究設計和證據支持。

因此,英國倫敦國王學院(Kings College London)與南倫敦醫院(South London and Maudsley NHS Foundation Trust)研究人員攜手合作,盼能在眾多有關宿醉治療的研究中,從中篩選出兼具實驗品質與藥物耐受性的文獻,最終找到能有效解宿醉的仙丹。研究刊載於《成癮研究》(Addiction)期刊。[3]

圖/GIPHY

人為何宿醉?宿醉常見的症狀是什麼?

在進入正題之前,先來瞭解一下酒精在人體裡如何被代謝,以及宿醉到底從何而來。

當酒精(或說乙醇)進到人體,其中的百分之五會透過消化道被吸收和代謝,剩餘的則會在體內開始循環,而那些在身體裡「旅行」的乙醇,有百分之二到十不等會被肝臟或腎臟排出。這也是為何,當我們喝太多酒時,會常常想要跑廁所,繼而使大腦和身體脫水,引發宿醉症狀。

美國國家衛生院(NIH)指出 [4],除了身體疲累、口乾舌燥與頭痛,宿醉的典型症狀還包括肌肉痠痛、噁心、胃痛等問題。根據每個人狀況不一樣,甚至還可能出現眩暈、對聲光刺激敏感、焦慮、易怒、爆汗以及血壓升高。

該如何在短時間內緩解宿醉帶來的痛苦,一直都是懸而未解的謎題。有人說要狂灌水,有人則是傾向喝運動飲料,也有人出動咖啡和茶這類利尿好物,試圖讓藏在全身上下的酒精,通通隨著尿液被掃地出門。甚至還有「以毒攻毒」派的信徒,打算再多喝幾杯,看看這些症狀能否快速消退,結果酒不但沒退,還引發酒精使用障礙(alcohol use disorder)等身心疾患。[5]

圖/GIPHY

可惜,想走「排水」這個策略的話,前述機制只能代謝掉一小部分的酒精,餘下在體內循環的乙醇,還得仰賴肝臟裡的「酒精脫氫酶系統(ADL)」和「微粒體乙醇氧化系統(MEOS)」接手處理 [6][7],它們會將乙醇分解成乙醛、輔酶(NADH)和氫離子等物質。另外,由於乙醛對人體有毒性,因此必須再透過乙醛脫氫酶(ALDH2),讓乙醛進一步變身成對身體無害的醋酸鹽,最終慢慢排出體外……。

有人可能會問:那藥物的介入呢?我們總能對症下藥,找到合適的處方,來解決這個問題吧?事實上,過往確實有不少關於這方面的研究,然而這些研究往往是敘述性的,且未能在定時、定量下進行測試,甚至沒有安慰劑組進行對照,因此很難斷定這些物質解宿醉的效果。

研究目的與資料篩選

為釐清這些報告中的解酒妙方是否真的管用,英國倫敦國王學院與南倫敦醫院的埃莫特.羅伯特茲(Emmert Roberts)等人,決定將它們搜集起來做系統性回顧,並逐一檢驗這些報告的實驗設計與結果是否足夠可靠。

他們透過 MEDLINE®、Embase、CENTRAL 與 PsycINFO 等醫學、生物和心理相關的研究資料庫,找到截至 2021 年 8 月 1 日止,所有治療酒精宿醉的藥理介入成效研究。另外,不僅研究的命題要有關聯,這些研究還必須是設有安慰劑組的隨機對照試驗(randomised placebo‐controlled trials)。最終,有 21 項研究通過海選,受試者共計有 386 位。

與安慰劑組相比,各研究中發現能顯著改善宿醉症狀的物質,包含丁香提取物(clove extract)、托芬那酸(tolfenamic acid)、吡硫醇(pyritinol)、北枳椇果(Hovenia dulcis fruit)提取物、L-半胱氨酸(L-cysteine)、紅參以及韓國梨果汁等。

而中藥裡常見的刺五加(Acanthopanax senticosus)或葉下珠(Phyllanthus amarus)的提取物,在統計學上也都顯示有顯著的效用。

基於好奇,筆者把上述物質丟到 Google 搜尋,查了它們各自號稱的功效,發現丁香、L-半胱氨酸與韓國梨汁可提升酒精代謝效率,托芬那酸和吡硫醇可減少頭痛、噁心等宿醉症狀,而北枳椇果在中醫裡則有解酒毒的作用,紅參則是護肝解酒。

資料證據的品質如何把關?

為了分辨這些研究裡號稱可以治療宿醉的藥物到底有沒有效,研究人員透過「證據等級評分系統」(Grading of Recommendations Assessment Development and Evaluation, GRADE),根據各研究中可能存在的偏見、不一致性、間接性、不精確性與其他因素等風險,初步將這些報告結果的品質分成「高、中、低、非常低」四個等級,並決定從這些藥品的效用耐受性這兩項因子著手調查。

結果顯示,這些研究多數都存在著方法學上的限制(methodological limitations),且研究的精確性也不高。另外,因不良事件(adverse events, AEs)導致受試者退出試驗的人數,沒有統計學上的顯著差異,因此關於藥物耐受性的證據並不充分。最後,這些研究結果的證據品質,在 GRADE 裡都被評為「非常低」。

理性飲酒

也就是說,目前沒有任何品質完備的研究可以告訴我們,什麼樣的物質或飲品,被證實可以從根本改善、治療宿醉症狀。真要說的話,在耐受性較佳(但證據品質差)的研究中,丁香提取物(clove extract)、托芬那酸(tolfenamic acid)和吡硫醇(pyritinol)可能是最值得研究的對象。

最終,埃莫特.羅伯特茲也表示,根據這次的回顧,所有關於預防或治療宿醉的藥物、飲品,研究證據品質都很低,未來需經過更嚴格的評估再做判斷。[8] 看來,想走快路解酒的朋友們,只能適度飲酒,或是乖乖坐等體內分解酒精的 ADL 和 MEOS,以一個公務員的行政效率慢慢處理掉體內多餘的酒精(以及它們帶來的災難)了!

圖/GIPHY

參考文獻

  1. Verster JC. The alcohol hangover–a puzzling phenomenon. Alcohol & Alcoholism. 2008;43(2):124-6.
  2. Verster JC, Scholey A, van de Loo AJAE, Benson S, Stock A-K. Updating the Definition of the Alcohol Hangover. Journal of Clinical Medicine. 2020;9(3):823.
  3. (PDF) The efficacy and tolerability of pharmacologically active interventions for alcohol‐induced hangover symptomatology: A systematic review of the evidence from randomised placebo‐controlled trials (researchgate.net)
  4. Hangovers | National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA) (nih.gov)
  5. Verster JC. The “hair of the dog”: a useful hangover remedy or a predictor of future problem drinking? Current drug abuse reviews. 2009;2(1):1-4.
  6. Jennifer Draper, Marie Kainoa Fialkowski Revilla, & Alan Titchenal (2020) 7.2: Alcohol Metabolism. LibreTexts.
  7. Samir Zakhari. Overview: How Is Alcohol Metabolized by the Body? PDF
  8.  No convincing scientific evidence that hangover cures work, according to new research (medicalxpress.com)
帕德波耶特 Pas de poète_96
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嗜酒如命的平靜份子,逃離醫療工作後,在一連串荒謬的經歷下,成了文字與音樂工作者。