抗氧化與動脈粥狀硬化

曾經有學者想藉由改變生活習慣及飲食方式來降低血中脂質，以達 到降低動脈粥狀硬化發生機率，而結果顯示此方法卻無明顯的影響，於 是有學者便建議以降低體內氧化壓力之方法，來降低動脈粥狀硬化之發 生率，降低體內氧化壓力方法主要有兩種，一為提高體內防禦系統，二 為補充抗氧化物質，今就防禦系統及抗氧化物質兩方面做說明。

(一). 體內防禦系統：體內主要防禦系統分為很多種，其中一種為體內 專門清除自由基之酵素系統，包括了以下幾種。

1. SOD（Superoxide dismutase）

SOD能將超氧陰離子轉變為過氧化氫，提供了生物體抵抗ROS所 帶來的破壞與傷害，SOD依其存在位置不同，而有不同的過渡金屬離子 作為輔因子來參與氧化還原反應，如在粒線體中含有以錳為反應中心的 Mn-SOD ，而在細胞質中則含有以鋅和銅為反應中心的Cu/Zn-SOD ( Bannister et al., 1987; Meyer and Isaksen, 1995 )。

2. Catalase

過氧化氫酶其主要的作用是將過氧化氫催化成不具傷害性的水和 氧，此酵素的活性需鐵參與，在抗氧化系統裡扮演了重要的角色。catalase 大部份分佈於細胞內的過氧化體中，可保護因氧化長鏈脂肪酸的過程中

產生大量的過氧化氫所帶來之傷害，在肝細胞與紅血球含量豐富，嗜中 性白血球及其他白血球也同樣含有大量的Catalase，可清除由respiratory burst而產生大量的過氧化氫。在許多細胞中如：內皮細胞、神經膠細胞、

及肌細胞等，其catalase 含量很低並不足以清除自生的過氧化氫，因此 在這些細胞中必須依賴另一種酵素－Glutathione peroxidase系統來清除 過氧化氫( Meyer and Isaksen, 1995 )。一旦H2O2濃度超過20μM時會開始 對細胞產生傷害，超過100μM時則容易活化嗜中性白血球產生更多 H2O2造成細胞死亡( Schraufstatter et al., 1990；Young and Woodside, 2001 )。

3. GSH-Px (Glutathione peroxidase)

Glutathione peroxidase（GSH-Px）和catalase一樣有清除過氧化氫 的能力。GSH-Px可以幫助清除過氧化氫，亦可使油脂或非油脂過氧化 物還原。而GSH-Px需要硒元素作為cofactor，故體內硒元素含量不足 時其酵素活性則會受損。GSH-Px在紅血球、肝臟、心臟、肺部及腦中 含量高，相反的在肌肉含量中則較少，所以單靠GSH-Px的催化作用是 不夠的，必須要有足夠的GSH及其他酵素系統才算完備，如：NADPH 及glutathione reductase的還原作用。因此，若是NADPH 生成的來源 出了問題，在GSH-Px抗氧化系統的效能則會減低，如：蠶豆症患者缺

乏NADPH生成的催化酵素G6PD（glucose-6-phosphate dehydrogenase）

便會因氧化壓力過高，使GSH消耗完且無法補充，造成紅血球細胞膜 遭氧化破裂( Hatheill et al., 1991 )。

(二). 抗氧化物質

抗氧化物質的作用可為清除自由基、螯合金屬離子、抑制氧化酵 素作用等，而目前食品中的抗氧化物質開發，亦多從這方面著手，近 來許多食品化學家從許多食品分離出許多有效的抗氧化物質，這些抗 氧化物質大多為酚類化合物，此化合物在化學上的定義為結構中帶有 一個或多個羥基的芳香環及其衍生物( Harborne et al., 1989 )，由於酚 類化合物種類繁多，學者對其分法亦有所不同，根據Ho等（1992）之 分法，酚類化合物可分為三大類：(1) simple phenol 和phenolic acids，

(2) 類黃酮（flavonoids）(3) hydroxycinnamic acid 及其衍生物，其中 廣泛存在於各式蔬果中的phenol和flavonoids因具有抑制人體低密度 脂蛋白氧化的能力( Porter et al., 2001; Viana et al., 1996 )，因此被認為 具有抗動脈粥狀硬化之效果( Vaya et al., 2003 )。

(三). Polyphenol（多酚類）

多酚類可減低動脈粥狀硬化的發生率，來自於其對於血管病變具 有的影響( Schramm and German, 1998 )，同時可有效清除自由基、增 進體內抗氧化酵素的活性，抑制體內過氧化酵素如：phospholipase A2、cyclooxygenase及lipoxygenase等的活性，以達到抑制體內低密度 脂蛋白的氧化( Aviram and Fuhrman, 1998 )及發炎反應的發生( Reed, 2002 )，除此之外，尚能抑制血小板的凝集及單核球對於內皮細胞的 通透性，來達到防止動脈粥狀硬化的發生。目前對多酚類化合物抗氧 化的報告多集中在可抑制LDL的氧化修飾方面，如紅酒中的resveratrol 與其他多酚類化合物在體外實驗中被證實其抗氧化性 ( Frankel et al., 1993; Kerry and Abbey, 1997)，而在離體實驗中亦可增加血清中的總抗 氧化力 ( Maxwell et al., 1994 )。

Fuhrman ( Fuhrman et al., 1997) 指出甘草乙醇萃出物與其主要的 多酚類化合物--glabridin，可在apoE基因缺陷小鼠的模式中，有效抑制 LDL的氧化，且連續餵食6週後其血管內膜中僅剩下少量的泡沫細胞 存在。Tijburg ( Tijburg et al., 1997 ) 的研究中指出，綠茶可降低NZW 兔31 %的動脈粥狀硬化，但紅茶、維生素E與β-胡蘿蔔素則無此效果。

Hayek ( Halevy et al., 1997 ) 的研究中發現，不論餵食ApoE 缺陷小鼠

紅酒、quercetin或兒茶素類，均可減少動脈粥狀硬化病灶之面積，此 與減少LDL氧化敏感性有關。

目前一些抗氧化劑的使用已證實可改善一些退化性疾病，如：動 脈粥狀硬化、糖尿病、癌症、免疫疾病神經系統疾病等 ( Maxwell et al., 1995 ) 。而許多研究指出抗氧化劑有抑制低密度脂蛋白氧化方面的效 果，但除了LDL氧化導致動脈粥狀硬化的早期發展外，尚有其他因素

（如細胞激素、內皮損傷等）影響了病變的發生。但整體而言，抗氧 化與抗動脈粥狀硬化兩者之間實有密不可分之關連，而由食物或天然 植物中找尋有效的抗氧化劑更為未來發展的方向。

(四). 綠原酸（Chlorogenic acid）

綠原酸是由咖啡酸和醌寧酸酯化而成的，其化學結構如圖VI.所 示，屬於桂皮酸（Hydroxycinnamic acids）中的一種多酚，且是咖啡 中的主要酚酸物質( Olthf et al., 2001 )，一公升的咖啡中約含有500-800 mg的綠原酸( Clifford, 1999 )；每公斤蘋果也含有大於510 mg之綠原酸 ，其他的飲食來源有:梨、莓類、桃仁、朝鮮薊、蕃茄和茄子( Clifford, 1999; Takeoka and Dao, 2003 )，其在蔬果中的含量請參考圖VIII.。在 過去研究中由測試捕捉DPPH自由基及超氧自由基的能力得知，綠原

酸具有強的抗氧化活性( Kweon et al., 2001 )。在Fenton-type reaction 中，綠原酸藉由螯合鐵來抑制氫氧自由基的產生( Kono et al., 1998 )。氧化的低密度脂蛋白在動脈粥狀硬化的過程中扮演重要的角 色( Heinecke, 1998 )，而綠原酸在體外實驗中證實可預防LDL的氧化 ( Whalley et al., 1990; Nardini et al., 1995 )，因此推測可能具有保護心 血管疾病發生的功用( Heinecke, 1998 )。

之前的研究指出綠原酸在許多動物模式中，具有降低化學致癌物 質所誘發的致癌作用( Huang et al., 1988; Kasai et al., 2000 )，最近的研 究亦指出，綠原酸可抑制肺癌細胞的增生與TPA所誘導的腫瘤細胞轉 移，推論此抗腫瘤的活性與抑制由TPA及UVB所誘發的NF- κB, AP-1 與MAPK路徑，及第二期的基因活化有關( Feng et al., 2005 )。由於綠 原酸在體外實驗中可抑制亞硝化反應，因此可能具有抑制突變的形 成，及致癌物質N-nitroso的致癌作用( Kono et al., 1995 )，此外在體外 實驗中証實綠原酸可抑制DNA的損傷( Kasai et al., 2002; Shibata et al., 1999 )。而流行病學的研究中亦發現咖啡的攝取與結腸癌的發生呈負 相關( Giovannucci, 1998; Baron et al., 1994; Favero et al., 1998; La Vecchia et al., 1980; Tavain et al., 1997 )，而此作用可能與咖啡中含有 綠原酸有關( Olthf et al., 2001 )

(五). Probucol

Probucol 為一種脂溶性的抗氧化劑，其結構如圖 VII

.所示，

延遲動脈粥狀硬化疾病形成或使其逆轉。近 20 年經過大量的動物試驗

和臨床循證醫學研究證實後，目前普遍認為有probucol 是抗動脈粥狀硬 化最具有前景和療效確實的第一線抗氧化劑。其藥理特性( Howard, 1989;

Barnhart et al., 1989; Holvoet and Collen, 1994; Fruebis et al., 1997; Singal et al., 1997; Marco et al., 1997; David et al., 1998; Stocker et al., 2004 )：

1. 可抑制平滑肌細胞增殖，改善內皮細胞功能。

2. 有效去除氧自由基，抑制血小板源性生長因子（PDGF）和 IL-1 的產 生。

3. 保護 LDL 免受氧化，避免 Ox-LDL 對平滑肌細胞的化學吸引作用，

防止平滑肌細胞增殖。

4. 可以競爭性抑制羥甲基戊二醯輔酶 A（HMG-COA），從而顯著降低 血清總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）

及 LDL-C/HDL-C。

5. 為高脂溶性，能結合到脂蛋白之中，從而顯著降低 Ox-LDL。

6. 可以提高患者運動耐量，減少心絞痛發作次數。

Probucol 的結構特性及抗動脈粥狀硬化作用：

(1) Probucol 分子具有 14 個親脂性甲基，決定了 Probucol 與 LDL 結合 能力遠遠強於其他脂溶性抗氧化劑，Probucol 在 LDL 中的分佈位置 在 LDL 中單層磷脂和游離膽固醇組成的疏水性外殼，可以保護 LDL 表面 PUFAs 免受氧自由基的攻擊。

(2) Probucol 本身就極容易被氧化，其抗氧化能力是 VitE 的 5～6 倍。

LDL 氧化修飾過程的早期主要是 LDL 中抗氧化物質的消耗，1 個 LDL 顆粒中包含 6 個 VitE 和 2 個 β-胡蘿蔔素分子，所以與 LDL 結 合的 Probucol 分子消耗氧自由基的能力遠遠強於 VitE 和 β-胡蘿蔔 素。但是一個 LDL 顆粒可以結合幾個 Probucol 目前尚未研究，然 而從Probucol 高度親脂作用來看，結合數量相信應該在 VitE 之上。

(3) 除了抗氧化作用外，Probucol 還是一個降膽固醇藥物。

(4) 其對動脈粥狀硬化過程中諸多的細胞因子也有較強作用，此外可抑 制平滑肌細胞增殖，改善內皮細胞功能，抑制黏附因子表現，而 這些皆是抗動脈粥狀硬化所必需的。

第五節、內皮細胞與黏附因子