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人工甘味其實沒那麼甜?

葉綠舒
・2014/09/17 ・1563字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 508 ・六年級

所謂的甜味(sweetness)指得是五種基本味覺裡面的一種。基本上來說,含有碳水化合物(carbohydrate)的食物,都有產生甜味的可能。其中,單糖(sugar,monosaccharide)、雙糖(disaccharide)在食用的當下就會產生甜味了。至於說多醣(polysaccharide),通常在食用的時候是吃不出甜味的;甜味要在多醣經過水解後才會產生。

由於我們的靈長類老祖宗是以樹葉與水果為食(參考:老祖宗的菜單),因此我們從數百萬年來也習慣了蔗糖(sucrose)的甜味。科學進步以後,科學家們也發現了一些非碳水化合物的分子,因為可以跟我們的甜味接受器(sweetness receptor)產生有效的接觸,所以也可以產生甜味。這些人工甘味(sugar substitute,或者說artificial sweetner)大量的用在特殊飲食(如糖尿病患)或是減肥餐飲上。

不過,只要嚐過人工甘味的朋友應該都發現,其實人工甘味的味道還是跟天然的味道不同。而有些人工甘味號稱比蔗糖甜數百倍、甚至有號稱是蔗糖數萬倍的Lugduname(N-(4-氰苯基)-N-(2,3-亞甲二氧苄基)胍乙酸,N-(4-Cyanophenyl)-N-(2,3-methylenedioxybenzyl)guanidinoacetic acid)。但是,以筆者的經驗來說,筆者嚐過含有天然甘味中最甜的甜菊糖苷(Steviol glycoside,約為蔗糖的40-300倍)製成的餅乾,雖然有甜味,但是還是嚐得出來不一樣。

世界上最甜的分子Lugduname。圖片來源:wiki
世界上最甜的分子Lugduname。圖片來源:wiki

到底不一樣在哪裡呢?過去的一些研究提到,可能是因為這些甘味劑跟我們的甜味接受器接觸的點並非完美,所以不能完美複製出蔗糖的甜味。最近,賓州州立大學(Penn State)的研究人員進行了一項有趣的實驗,或許也可以解答大家在甜味上的疑惑。

在這個研究中,感官評價中心(Sensory Evaluation Center)的研究人員招募了401個人參加了一系列的口味測試。受試者嚐到了含有楓糖漿、龍舌蘭花蜜、蔗糖,或是含有不同濃度的阿斯巴甜(aspartame)、三氯蔗糖(sucralose),乙酰舒泛鉀(AceK,Acesulfame potassium,乙醯磺胺酸鉀)和甜菊糖苷(RebA,rebaudioside A)的12到15個食物樣本。

參與者指出,如阿斯巴甜、乙酰舒泛鉀、甜菊糖苷等,比起真實的糖,他們可以在較低濃度嚐出;但這些人工甘味所帶來的感覺強度並不大於蔗糖和其它營養性甜味劑的甜度。

研究人員說,在受體生物學(receptor biology)上,一個物質的「效價」(potency)是描述這個物質能夠活化對應的受體所需的最低濃度;效價越高的物質,代表它能夠活化該受體所需的濃度就越低。但是效價並不能預測該物質跟受體結合後,所引發的反應的強度(intensity),也就是嚐到味道以後所引發的感受(sensation)。

因此,過去研究人工甘味的人所說的「甜度」(sweetness),可能指得就是這些人工甘味跟我們味蕾上的甜味受體之間的「效價」,但並不是反應的強度。

所以,研究人員認為,過去許多科學家認為這些人工甘味是「高強度」的甘味劑,其實是一種錯誤的說法。而有些專家認為,肥胖的一部份成因是因為,這些人工甘味劑對我們的感官進行了過度的刺激,造成我們常常吃太多;研究團隊也不同意。研究團隊認為,現代人肥胖的原因,應該是因為想吃的東西總是唾手可得(所謂的「永恆的豐收」)所造成的。

是食物太容易取得使人肥?還是過度刺激感官使人肥? CC by Kimberly Vardeman
是食物太容易取得使人肥?還是過度刺激感官使人肥?
CC by Kimberly Vardeman

筆者也覺得,應該是因為想吃的東西太容易取得,造成現代人的肥胖「流行」。除此之外,很多加工食品,經常會調入糖與脂肪來提高適口性(palatable),這應該也是造成肥胖的隱性原因之一。

為了提高花生醬的適口性,花生醬中有10%是糖。 圖片來源:wiki
為了提高花生醬的適口性,花生醬中有10%是糖。
圖片來源:wiki

但不知道這所謂的「強度」,是否也跟人工甘味能否與甜味接受器產生與蔗糖一樣的連結有關呢?

原刊載於作者部落格Miscellaneous999 

參考資料:

  1. 2014/9/5. Sugar substitutes not so super sweet after all. Science Daily.
文章難易度
葉綠舒
262 篇文章 ・ 8 位粉絲
做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。

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阿斯巴甜真的致癌嗎?代糖為何能超甜又零熱量?它是如何騙過舌頭產生甜味的?
PanSci_96
・2023/09/05 ・4326字 ・閱讀時間約 9 分鐘

代糖是致癌物?還是控制血糖的聖品?

為什麼代糖吃了可以感受到甜味,卻不會產生負擔呢?它真的沒有熱量嗎?

今年 7 月 14 日,世界衛生組織(WHO)旗下的跨政府機構國際癌症研究中心(IARC)將零卡汽水、無糖口香糖中常用的人工代糖阿斯巴甜(Aspartame)列為 2B 級的「可能的人類致癌物(possible human carcinogen)」。都喝了這麼久才說,代糖啊代糖,你是完美無害的白色謊言,還是惡搞大家的黑色幽默呢?

代糖是什麼?為什麼「甜」卻無熱量?

代糖顧名思義就是糖的替代品,也稱為甜味劑。你應該知道代糖的種類很多,不過呢主要可以根據是否會產生熱量,分為營養甜味劑和非營養甜味劑兩類。

蛤?代糖還有營養的代糖喔?這裡的營養指的是食用後還是會產生熱量的代糖,但每公克產生的熱量比蔗糖低。這類營養甜味劑多數來自天然來源,也被稱為天然甜味劑,大家熟悉的就是口香糖內的木糖醇 xylitol,它是從玉米等植物中提煉、加工後製而成。

而非營養甜味劑主要為人工合成,食用後既不會產生熱量,甜度也是蔗糖的好幾百倍,其中最著名的阿斯巴甜,甜度是蔗糖的 200 倍,一公克可產生四大卡熱量,咦?不是說沒有熱量嗎?你看看,它的甜度那麼高,所以實際只需非常少的份量,就能產生我們所需的甜度,所以攝取時的熱量少到可忽略不計。

不過這些代糖竟然可以騙過我們的味覺,讓我們有「甜」的感受,到底是對我們動了什麼手腳?

其實代糖沒有動手腳,是它剛好符合我們的味覺受體。

我們如何嘗到甜味?

先複習一下,人類的舌頭分為五個區域,可以各自負責感受酸、甜、苦、鹹和鮮五種不同的味道。

味覺圖。圖/PanSci YouTube

其實這張始於 20 世紀初的味覺圖,早已經被證實是錯誤的,仔細想想,難道你舔冰淇淋的時候才嘗的到甜味,巧克力放進嘴巴後就吃不出來了嗎?舌頭的中間,並不是無味區,我們整個舌頭都能感受到酸、甜、苦、鹹、鮮。抱歉啦,大內密探零零發,品嚐美酒時其實不用把舌頭捲起來喔。

我們整個舌頭都能感受到酸、甜、苦、鹹、鮮,品嚐美酒時其實不用把舌頭捲起來喔。圖/我們都愛周星馳

如果你伸出舌頭仔細觀察,可以看到上面充滿一粒一粒的顆粒狀物就是「舌乳頭」。在顯微鏡下,可以看到舌乳頭內有洋蔥形構造的「味蕾」,負責接收各種由唾液溶解後的味道分子,並且把味道傳給我們的大腦。

洋蔥形構造的味蕾。圖/Wikimedia

那這些味蕾是如何產生味覺的呢?每個味蕾內約有 100 個味覺細胞,而每個味覺細胞的細胞膜表面,都只會呈現單一種類的味覺受體,就像是門鎖和鑰匙的概念。只要門鎖和鑰匙匹配了,味覺訊號就會被送出。因此我們嘗到甜味時,只有甜味分子專一性受體的味覺細胞會被活化。

當我們張嘴把一塊讓人心情愉悅的蛋糕送進嘴裡,蛋糕裡的甜味分子會與味覺細胞的膜上甜味受體結合,這個鑰匙與門鎖的結合必須精確無誤,接著就會活化一連串的下游路徑,製造傳遞物質,讓細胞內蓄積在內質網的鈣離子被釋放,引起細胞電位變化而活化感覺神經元,最後將這個「甜味」的訊號傳到腦部。

這一連串精密的流程,在 1967 年由科學家 Shallenberger 和 Acree 的「AH/B 甜味理論」中提出。

Shallenberger 和 Acree 的「AH/B 甜味理論」。圖/PanSci YouTube

回頭來說這些甜性物質,以葡萄糖為例,要能夠與甜味受器結合,需要三個要素才能形成這把開啟「甜味」大門的鑰匙。

第一是能形成氫鍵的 AH 基團,第二是負電性很強的 B 基團,第三則是這兩個基團的距離得約為「0.3 奈米」。

必須要有這三個要素,才能讓我們味蕾上的甜味受體感知到甜味,刺激神經傳到大腦,開啟美妙的甜味饗宴。

我們的主角代糖,雖然不是會產生熱量的糖,卻正好與葡萄糖一樣,具備這三種要素。而且,有過之無不及的是,代糖不僅能產生甜味,甜味竟然還能超過一般蔗糖的百倍以上!原來代糖的結構上,還另外多帶一團帶有疏水性的「γ 基團」,這個非極性的疏水基團與味蕾上甜味受體的疏水部分對接上,增強了甜味受體所產生的神經衝動訊號強度。訊號增強,大腦感知到甜的就更甜了。

這剛好可以挑動我們的甜味受體,不會產生熱量,既是禁果又是仙丹的玩意,是怎麼被創造出來的呢?

第一個人工合成的代糖是怎麼出現的?

第一個人工合成代糖在 1879 年,由美國化學家艾拉·雷姆森和德美雙國籍的化學家康斯坦丁·法爾伯格共同發現,它就是糖精。糖精的甜度是蔗糖的 300-500 倍,卻不會被人體代謝而產生熱量。

就跟很多科學研究一樣,這個發現可以說是一個意外。

法爾伯格曾敘述那段經過,他說:「那天晚上,在實驗室工作完回家之前,我明明徹底洗手了,然而在晚餐時,我把一些麵包放進嘴裡時,發現我的手嘗起來很甜……我立刻跑回實驗室,嚐遍了工作台上的所有燒杯、小瓶和盤子,直到我終於在其中一個裡找到了味道,而且甜得驚人。」法爾伯格後來也在看到糖精的潛在商業利益後,立刻將其申請專利並大量製造。
只能說還好那時候不是合成出砒霜或氰化鉀呀!

氰化鉀是生理上有效力的劇毒。圖/《名偵探柯南》漫畫

目前代糖除了應用在糖尿病患及減肥者的醣類替代品外,我們每天都要用的牙膏也很常發現它。到目前為止聽起來代糖似乎是個好東西,但為什麼後來的科學家會對代糖提出質疑呢?

代糖健不健康?它是致癌物嗎?

一篇刊登在 2014 年《自然》(Nature) 的論文研究提出,他們在囓齒動物身上發現,人工代糖除了讓體內的腸道益生菌發生重組改變,吃入下去的代糖也有如「望梅止渴」。雖然成功騙過我們的味覺,但終究不能讓身體產生能量,無法獲得真正的飽足感。反而可能造成「葡萄糖不耐症」的代謝異常,促使動物吃下更多食物,造成糖尿病及肥胖相關疾病。但這結論也無法直接推論到人類身上。

那許多人討論的,代糖是否會致癌的問題呢?

其實目前還沒有明確、直接的實驗證據顯示代糖與人體致癌之間的關聯性

至於先前提到的糖精,透過 1970 年的老鼠實驗,早期科學家曾懷疑糖精可能引起膀胱癌,使其遭禁用近 20 年,但仍沒有明確的證據證實糖精與人體致癌的關聯性。畢竟在老鼠身上所看到的實驗結果,不能直接套用在人體上外,動物實驗中所使用的高劑量也是一般人在生活中很難達到的,因此美國食品藥物管理局(FDA)才撤銷禁令並准許糖精加入飲料及食品中。

然而,這次事件主角阿斯巴甜被列入可能致癌又是怎麼一回事?這次真的找到對人類致癌的證據了嗎?

食用代糖的好壞,我們該如何看待?

Well, 其實沒有新的證據。我們對「阿斯巴甜是否致癌」這個問題,還需要更多的實驗才能釐清,現階段的人體研究證據有限,在動物實驗的證據也相對薄弱。那為何 IARC 會把阿斯巴甜列為致癌物呢?這是見影就開槍嗎?

——先別急!

我們先了解一下,目前 IARC 將導致癌症的物質等級分類,總共分為 4 級:

1 級確定為致癌因子、2A 級極有可能為致癌因子、2B 級可能為致癌因子、3 級無法歸類為致癌。

IARC 針對導致癌症的物質做等級分類。圖/PanSci YouTube

分類的依據為:

  1. 有限的流行病學致癌證據
  2. 實驗動物中有充足的致癌證據
  3. 具強力的致癌機制證據

如果三個條件都符合,就會被列入第 1 級確定致癌物,像是空氣污染、酒精、檳榔等等。若是同時符合第一項以及第二或三其中一個條件,也就是有科學證據表明會可能對人類具有致癌作用,就會被列入 2A 級,像是紅肉、高溫油炸的排放物或是夜晚輪班工作等等。而現在未有確定性實驗證據的阿斯巴甜,雖然相關實驗結果相對薄弱,但致癌證據仍不容忽視,因此歸類於 2B,同類別等級的還有醃漬蔬菜跟加油站的氣體等等。

而這次 IARC 的舉動,與其說是對代糖開槍,更像是鼓勵研究者,做更多的實驗去尋找正反面的證據。

聽到這裡你可能會想說,不確定的資料也太多,到底阿斯巴甜可不可以吃?這個問題,目前可以確認的是,只要每日攝取量在每公斤體重 40 毫克的建議範圍內,都是可以安全食用的。換算下來,以一個體重 75 公斤的成年男性而言,大約是一天 5.6 公升無糖可樂的量。不過由於阿斯巴甜中包含胺基酸中的「苯丙胺酸」,而若有先天性苯丙胺酸代謝異常的患者要特別注意,避免接觸到阿斯巴甜相關食品。

以一個體重 75 公斤的成年男性而言,大約是一天不超過 5.6 公升無糖可樂所含的代糖為建議攝取量。圖/Pixabay

目前政府准許使用的甜味劑,都經過完整的評估才被允許使用,同時也訂定「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」,來規範使用甜味劑使用。衛福部也指出,其實造成癌症的成因多且複雜,大可不必因此特別戒吃某種食物。

但就像我們在介紹代油時提到的,我們可以透過蘋果泥、綠豆泥等天然食材產生油脂的口感,取代部分脂肪的使用。而甜味呢,除了代糖以外,水果、蜂蜜等天然甜味來源,也是取代精緻糖的好選擇。

這次換我們問問大家,當你很想吃甜食但又不想那麼罪惡時,你有沒有好方法來滿足口腹之慾呢?

  1. 去吃一些燕麥棒或水果來解解嘴饞,至少有吃到甜又比較健康。
  2. 我就會選擇去吃代糖做的甜點,偶而吃應該是還好啦!
  3. 既然想吃就吃,畢竟保持心情開心也是一種健康之道!

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聽說戒糖好處多!身體少了糖會發生甚麼事?
careonline_96
・2020/10/15 ・3082字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 487 ・五年級

在被客戶刁難的日子,被家人朋友氣瘋的時候,你是不是想要去找塊甜滋滋的蛋糕,或喝杯青蛙黑蛋奶才能壓壓驚呢?吃甜甜好開心似乎是人之常情,你也是只要心情不好,就想吃個甜食獲取療癒嗎?

然而,現在大家都在喊「戒糖」,似乎戒糖才能控制體重。然而,你是否會擔心萬一不能吃到甜食,會不會變成太過憂鬱?究竟戒糖之後,身體會產生怎樣的變化呢?

糖隨處都在——自然界中的天然糖分

自然界中存在許多糖。水果吃起來甜甜地,就是裡面存有糖分;番薯飯在嘴裡嚼一嚼,甜,因為裡面有天然的糖;再看看成分無調整的鮮奶裡,每 100 克的鮮奶就有 4.8 公克的糖分。沒錯,水果、蔬菜、穀物、牛奶等天然食物裡都有糖。

不過,這大概不是我們戒糖的重點,大家先不要擔心一旦戒糖,是不是連蔬菜水果都不能吃了,其實只要是原型食物,同時就還有礦物質、維生素、與各種身體所需的營養素,只要烹調方式簡單點,別加太多調味,都可以繼續適量的攝取

所以,我們這裡要說的戒糖,是要請大家從「額外添加的精緻糖」做起。

戒糖 STEP 1:先戒掉額外添加的精緻糖

哪些食物是有添加的精緻糖呢?其實除了天然的蔬果、牛奶、穀物之外,如果你吃到會甜的東西,常常都是額外添加精緻糖做成的。不管是手上拿著的大杯珍奶、飲料、調味的牛奶、可樂、冰糖滷味、各類醬汁、冰淇淋、糖果、餅乾、各類麵包蛋糕等烘焙品,都是額外添加的糖份,這就是我們需要戒掉的。

無論廣告告訴你這是用黑糖、蜂蜜、楓糖漿、玉米糖漿、還是蔗糖,這些額外添加的糖份都會豐富食物的風味,但同時也是增加熱量,卻沒有其他的營養成分。請記得,這些添加糖即使含有一些礦物質或維生素,含量也是少之又少,請不要以為用黑糖、蜂蜜就是很健康。

每當我們吃進甜食,糖分會促使腦內釋放多巴胺與血清素,暫時性讓人覺得舒服愉快,然而這時身體又需要分泌胰島素降低血糖。血糖和情緒就在攝取甜食之中一下飆高,一下陡降,分泌不穩定。

不僅如此,這些糖分是不帶有其他營養素的「空熱量」,在攪亂內分泌後,還會轉成脂肪存在體內。所以,添加了精緻糖的甜食就真的是「包著糖衣的毒藥」,還是種成癮物質,讓你有種來得快、去得快的愉悅感,而這眼前的快樂持續不了多久,下次又想再來一點、多來一點,需求量愈來愈高。

假使我們現在對甜食已經開始成癮,覺得大杯飲料全糖都不夠甜的話,就要非常小心啊。我們曾討論過「戒糖的方式」,這次,就來說說戒糖之後對身體的變化。

戒糖 STEP 2:初戒很痛苦,想想好處有這麼多!

戒糖後,你大概會想得到,剛開始會有點痛苦的。

原本點綠茶時至少要半糖,現在變成不加糖,可能有點喝不下。畢竟我們對糖的需要是種成癮,那想要戒糖時,就跟想要戒斷任何其他對酒精、毒品成癮一般,變得很焦躁不安。戒糖者會說,剛開始點無糖的飲料後,腦袋瓜像被蒙上一層薄霧,更容易覺得疲憊不堪、頭痛,內心有說不出來的焦躁感呢。然而,請堅持下去,戒糖的好處即將出現。

  • 頭腦更清晰

很多人會想,要吃一點甜的,血糖充足了,腦筋應該會比較好吧!不過,攝取過多的糖分其實會影響腦內的化學物質,讓頭腦難以形成新的記憶,進而認知功能。戒糖之後,反而會讓頭腦裡正常分泌化學物質,讓思緒更清晰。

  • 皮膚變好

過個幾天,戒糖者可能就會發現自己皮膚變好了!畢竟當加工糖份愈多,身體就需要加強分泌胰島素,而胰島素的濃度高峰愈多,愈容易引起皮膚發炎反應,導致彈性纖維與膠原蛋白受傷分解,皮膚就難保水嫩 Q 彈。

而且當糖分攝取太多,體內糖化終產物愈多,也會破壞彈性纖維與膠原蛋白。所以很愛吃甜食,比較容易長皺紋,或有酒糟性皮膚炎、青春痘等問題,這些狀況在戒糖後會獲得改善。

  • 睡得更好

有些戒糖者會明確發現自己睡得比較好,或說能睡得比較深。

根據研究,精緻加工糖會影響慢波睡眠與快速動眼期。慢波睡眠期是我們睡覺時的深度睡眠期,這段時間沒睡好,精神就比較差,意識鈍鈍的,比較沒辦法清醒過來,白天學習到的知識、記憶都更難存好放在腦袋裡。而快速動眼期屬於我們夜間作夢的階段。

擺脫糖分的影響後,戒糖者半夜突然醒來的次數會變少,睡眠時比較不會那麼淺眠,整體來說都能增進睡眠品質。

  • 體重、心血管疾病機會降低

剛開始想要戒糖的人,許多都是為了要減輕體重,畢竟這些多餘的糖分屬於「空熱量」,會轉成脂肪存入體內。

因此常常吃太多糖,還會增高血壓與血中壞膽固醇的濃度。而開始戒糖後,就可以減少熱量攝取,體重會降低,血壓、血脂也會跟著降低,進而減少心血管疾病發生的機會。根據研究,每天熱量來源中,糖分占了 25% 的人,死於心血管疾病的機會是每天糖份佔熱量 10% 人的兩倍。

  • 牙齒更健康

口腔內有糖份時,細菌就容易滋長。就算每天有好好刷牙,假使隨時來一杯可樂或珍珠奶茶,就會讓口腔成為細菌生長的好場所,就很難維持口腔衛生。

戒糖看重點:控制額外添加精製糖份量

所以,看到這裡,我們的建議非常明確,就是要「控制額外添加精製糖」的份量,無論是麵包烘焙品、醬料、糖飲等含糖的食物,最好是適可而止,不吃也沒關係。一般飲食建議成人每天的添加糖攝取不要超過總熱量的 10%,美國心臟學會的建議更明確,希望女性每天控制添加糖的攝取量在 25 克以內,男性在 37 克以下。然而,統計上看起來成人攝取的糖量常常超標兩、三倍以上。

剛開始大家可能對「添加糖有幾克」是沒什麼概念的,而這時就要多多讀食物的成分標示。當食物標示上面有寫到「蔗糖、葡萄糖、果醣、麥芽糖、糖蜜、水解澱粉、轉化糖、玉米糖漿、蜂蜜」等成分的,都是指添加糖份。盡量選擇每 100 公克裡,含糖量小於 5 克的食物

戒糖有陷阱:零脂肪或幫助消化就是好?小心精緻糖!

如果認真看食物成分你會發現一罐 330cc 的可樂,總糖份就是 35 克。一天喝一瓶就接近添加糖超標了。而許多人認為很健康的乳酸菌飲料,糖份比例也極高,每 100 毫升常含有 15 克左右的糖,千萬不要以為上面寫著零脂肪或幫助消化就是健康飲品。

另外,一杯大杯 700cc 的珍珠奶茶,就算你很客氣的點了微糖版本,總糖量也是將近 40 克,全糖的就更不用說了,已經是超過 60 克 的糖。為了健康著想,這些都是少碰為妙。更多減糖技巧,請看「七招減糖大作戰」。

想要健康飲食,就要注意自己每次做出的選擇,不要養成喜歡重口味的壞習慣,才能常保健康。

careonline_96
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為什麼會說癌細胞愛吃糖?罹患腫瘤的狗狗需要減醣嗎?
活躍星系核_96
・2020/09/09 ・2323字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 514 ・六年級

聽說癌細胞愛吃糖,我的狗狗有腫瘤,是不是不能吃含糖的食物?

愈來愈多的飼主會提到這個問題,如果要了解腫瘤跟醣類之間的故事,就要先從瓦爾堡先生的故事開始說起。

腫瘤表示:只要有甜的我都愛?

正常的細胞在氧氣充足的情況下,會以有氧呼吸的方式消耗葡萄糖產生能量,只有在缺氧的情況下才會依賴糖解作用代謝葡萄糖。

但腫瘤細胞生性叛逆,就算在有氧氣的情況下也是靠糖解作用代謝葡萄糖,這個現象稱作有氧糖解 (aerobic glycolysis),也被稱為瓦爾堡效應 (Warburg effect),用以紀念發現這個現象的德國科學家——奧托·海因里希·瓦爾堡 (Otto Heinrich Warburg)。

好多好多的糖在這裡~圖/giphy

一樣都是消耗葡萄糖產生能量,有氧呼吸有氧糖解有什麼差別呢?雖然只差兩個字,但在產生能量的效率上卻有天壤之別。

有氧呼吸的情況下,消耗一個葡萄糖大約可以產生 30 至 38 個 ATP,但在糖解作用下每消耗一個葡萄糖只能生成 2 個 ATP。

這裡可以發現腫瘤細胞用一種很沒效率的方式產生能量,為了獲得足夠的能量,當然也就只能拼命消耗掉葡萄糖,因此而給人一種「腫瘤愛吃糖」的印象。

腫瘤不是很厲害?為什麼產生能量沒效率?

難道腫瘤細胞也因為負重所以沒效率嗎?(亂講)圖/giphy

那麼腫瘤細胞為何要採取這麼沒有效率的代謝方式呢?

這個問題你跟我想知道,《Nature Reviews Cancer》 的編輯也想知道,2004 年刊載了一篇《Why do cancers have high aerobic glycolysis?

腫瘤在發展初期與供應氧氣的血管距離過於遙遠,因此腫瘤細胞便處於一個缺氧的環境,不過腫瘤細胞善於在逆境中求生存,很快就適應這種缺氧環境,腫瘤細胞開始以不需要氧氣的糖解作用作為葡萄糖的主要代謝途徑,於是生命找到了出口。

缺氧的環境訓練出一批喜歡糖解作用的腫瘤細胞,縱使最後腫瘤成長茁壯蔓延到血管周圍,氧氣對他們來說已經不是遙不可及,但江山易改,本性難移,腫瘤細胞在有氧氣的情況下,還是持續用糖解作用來分解葡萄糖(有氧糖解),最終形成了一個「喜歡吃糖的腫瘤」。

這篇 paper 其實還整理了許多分子機轉來解釋腫瘤細胞如何形成有氧糖解的代謝方式,以及後續對腫瘤的生長產生什麼助益,不過為了避免讓這篇文章從「好想告訴你」變成「好想催眠你」,欲知詳情可以自行找來看看。

限制醣類是否就能控制腫瘤呢?

到底能不能吃糖呢?圖/giphy

故事至此,腫瘤喜歡吃糖幾乎是可以確定的事,那麼限制醣類的攝取是否對腫瘤控制有所幫助呢?這次換 Nutrition & Metabolism 的編輯想知道答案。2011 年刊載了一篇《Is there a role for carbohydrate restriction in the treatment and prevention of cancer?

碳水化合物 (carbohydrate) 是所有醣類的總稱,身體攝取碳水化合物(纖維素除外)後會代謝為葡萄糖,當身體處於一個高血糖的狀態便會分別誘發胰臟與肝臟分泌胰島素 (insulin) 與類胰島素生長因子 1 (insulin-like growth factor 1)。這兩個激素對腫瘤具有促進生長的效果,因此若能藉由控制血糖而不要讓胰島素類胰島素生長因子 1 過度分泌,理論上是有可能延緩腫瘤進展。

然而這些理論大多只在腫瘤細胞培養及小鼠的腫瘤模式得到初步驗證,在人類腫瘤患者身上則是效果不一。

  • 27 位腸胃道腫瘤的患者分別採用低糖與高糖飲食 14 天後,腫瘤細胞的生長速度並沒有明顯差異。
  • 在腦部腫瘤方面,兩位患有腦瘤的女童病患接受低醣飲食 8 週後,腫瘤對葡萄醣的代謝活性減少了約 20%,其中一位患者在後續的一年中持續低醣飲食,腦部腫瘤都沒有惡化的跡象。
  • 另一個病例則是多型性膠質母細胞瘤的患者在接受腫瘤部分切除手術後搭配放療、化療及嚴格的低醣飲食,兩個月後進行核磁共振檢查腦部已經看不到腫瘤的痕跡,可惜的是在停止低醣飲食兩個多月後腫瘤便再次復發。

需要強調的是,細胞株或實驗動物的腫瘤治療效果不見得可以在人體得到相同的反應,這些案例只能告訴我們低醣飲食或許在某些情況下會產生效果,後續仍需要更多的臨床驗證才能釐清更多細節,千萬不能有「不吃糖可以餓死腫瘤細胞」的想法,畢竟腫瘤細胞不是省油的燈,就算沒糖吃也還是會想盡辦法從其他地方填飽肚子的。

有腫瘤的狗狗怎麼吃才健康?

那麼有腫瘤的狗狗到底需不需要低醣飲食呢?

我吃!我吃!我都吃!(非當是狗狗)圖/giphy

2012 年 JAVMA 的文章整理了網路或書本上的腫瘤食譜以及商品化的腫瘤配方產品,其中大約有六成的配方皆以低醣(醣類卡路里占比 < 20% ME)進行設計,顯然也是奉行瓦爾堡先生的遺志。

然而目前為止仍然沒有實際的臨床證據告訴我們低醣飲食對於犬貓腫瘤控制有所幫助,況且低醣飲食通常意味著有較高比例的脂質,要注意高脂的食物可能會引起腸胃不適的問題。

值得一提的是,這些網路或書本的腫瘤食譜以及少部分的商品化腫瘤配方並未符合美國飼料管理協會 (AAFCO) 或美國國家科學研究委員會 (NRC) 的營養需求建議,長期食用反而會有營養失衡的疑慮。

因此,在沒有更明確的報告出來之前,其實可以不用糾結腫瘤的狗狗到底要不要限制醣類攝取,所謂能吃就是福,只要動物還願意主動進食都還算是萬幸,如果開始出現厭食才是真的傷腦筋!

參考資料:

  1. Gatenby, R. A., & Gillies, R. J. (2004). Why do cancers have high aerobic glycolysis?Nature reviews cancer4(11), 891-899.
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本文轉載自 FB專頁 獸醫好想告訴你

活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia