人體應(yīng)該攝入多少維生素C?
維生素C是人體需要量最大的一種維生素、每天需要補(bǔ)充大約100毫克,比第二名維生素B3(niacin, 也稱為煙酸)需要量要高6-7倍、煙酸的每日推薦量在14-16毫克。比脂溶性維生素A、 D、E要高千倍,這些維生素每日所需量都在微克水平。維生素C也是最便宜的維生素,在亞馬遜上15美元即可買到一磅純凈的維生素C(L-ascorbic acid)。
圖12. 維生素C,最便宜的維生素。
美國飲食指南推薦男人每天應(yīng)攝入100毫克、女人應(yīng)攝入80毫克維生素C(recommend daily allowance, RDA)。這個劑量相當(dāng)于每天吃一個大橘柑(80-100毫克維生C),可以保障大多數(shù)人不會因為維生素C缺乏而患壞血病。我們在第一部份故事開頭引述了大科學(xué)家鮑林推薦遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于RDA劑量的維生素C。鮑林認(rèn)為雖然每日攝入100毫克維生素C足以預(yù)防壞血病,但是如果能攝取高劑量維生素C則會更有益于健康長壽。他本人實踐了每天補(bǔ)充6-18克維生素C,堅持了二十多年、也活到了93歲。鮑林給出的劑量是飲食指南推薦的劑量的60-180倍。
鮑林推薦高維生素C的依據(jù)
第一,在靈長類動物失去自主合成維生素C功能的遠(yuǎn)古時代,多半生活在維生素C極為豐富的環(huán)境。假設(shè)那時的人主要以水果為生、每天攝入2000大卡熱量的水果,計算出的維生素C攝入量大約在1.8克左右。
第二,大多數(shù)動物都能自主合成維生素C。實驗觀察發(fā)現(xiàn),老鼠每天合成的維生素C量在26-58毫克/公斤體重之間。假設(shè)維生素C的合成量與體重成正比,換算成70公斤體重的人則應(yīng)該是每日1.8-4.1克。另外狗、貓、山羊、兔子等動物都會自主合成維生素C,這些動物自主合成的量折換算成70公斤體重的人平均相當(dāng)于每天10克/70公斤體重。如果我們認(rèn)為這些動物不會無緣無故的合成多余的維生素C,那么這個劑量的維生素C應(yīng)該是動物身體必需的。
第三,飼養(yǎng)的猴子經(jīng)常用于醫(yī)學(xué)研究。為了保障猴子處于最佳健康狀態(tài),有各種研究試圖優(yōu)化猴子的飼料。不同實驗室得出的猴子所需維生素C劑量換算成70公斤體重后落在每天1.75-3.50克范圍內(nèi)。鮑林因此推測正常情況下一個70公斤體重的人每天必須攝取的維生素C的量應(yīng)該在1.75-3.5克之間。而且這個劑量應(yīng)該還會因為個體的遺傳背景、生活習(xí)慣和疾病狀況有很大差別。
第四,鮑林已經(jīng)知道維生素C在體內(nèi)的濃度是受需求調(diào)節(jié)的,身體根據(jù)需要做出保留還是排泄。又因維生素C極其便宜、沒有發(fā)現(xiàn)毒性,所以他站在多吃無礙的立場。
體內(nèi)維生素C濃度的調(diào)節(jié)
維生素C的攝入量與其在體內(nèi)的濃度并不完全呈直線相關(guān)。藥代動力學(xué)實驗證明,當(dāng)每日口服攝入量小于100毫克時血液中的維生素C的濃度基本上與攝入量呈線性正相關(guān);當(dāng)攝入量高于100毫克血液濃度就不會直線上升了。例如口服劑量為1.5克/每日血液中維生素C的峰值可達(dá)到23毫克/升。但是即便增大劑量到每四小時口服3克、一天18克,血液中的峰值也只有39毫克/升。這個峰值濃度大約是每天通過新鮮蔬菜水果攝取100-150毫克維生素C即可達(dá)到的血液濃度的4倍。大劑量攝入維生素C可以臨時增高血液濃度,但多余的維生素C很快就會經(jīng)尿液排出。
大多數(shù)人血液中的維生素C的濃度維持在10毫克/升左右(或者56微摩爾)的平衡點。當(dāng)攝入不足、血液中維生素C濃度下降到低于10毫克/升,腎臟中的維生素C轉(zhuǎn)運泵就會開足馬力,盡量將維生素C泵回血液、減少從尿液中流失;而當(dāng)維生素C攝入量超過身體所需、血液中濃度超過10毫克/升,腎臟中維生素C轉(zhuǎn)運泵就會停止工作、多余的維生素C從尿液排出體外。這可能也是飲食指南把維生素C的攝入量設(shè)在每天100毫克的原因,更多攝入并不能增高血液濃度的平衡點。
維生素C轉(zhuǎn)運泵
圖13. 維生素C轉(zhuǎn)運泵。SVCT1、2 和GLUT1、3.
維生素C在血液和細(xì)胞中的濃度受維生素C轉(zhuǎn)運泵調(diào)節(jié)。有兩大類維生素C轉(zhuǎn)運泵。第一類屬于鈉離子依賴型的維生素C轉(zhuǎn)運泵SVCT(sodium-dependent vitamin C transporters),專門負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運還原態(tài)的維生素C(L-ascorbic acid)。其中SVCT1基本上只在腎臟表達(dá),主要負(fù)責(zé)從尿液中回收還原態(tài)的維生素C。SVCT2在除了肺以外的幾乎所有細(xì)胞中表達(dá),負(fù)責(zé)將維生素C逆濃度梯度從血液泵到細(xì)胞內(nèi)。這樣即便血液中維生素C的濃度在微摩爾級,SVCT2泵可以維持細(xì)胞內(nèi)部的維生素C濃度在毫摩爾級水平。例如在免疫白細(xì)胞中SVCT2泵維持著維生素C濃度在3.5-6毫摩爾之間,是血液濃度的60-100倍。第二類維生素C轉(zhuǎn)運泵屬于葡萄糖轉(zhuǎn)運泵家族GLUTs,其中GLUT1、 GLUT3 和GLUT4都可以轉(zhuǎn)運氧化態(tài)的維生素C(dehyroascorbic acid,DHA),但是不能轉(zhuǎn)運還原態(tài)的維生素C。氧化態(tài)的維生素C進(jìn)入細(xì)胞后會被谷胱甘肽還原,成為有生物活性的還原態(tài)維生素C,當(dāng)然這一過程會消耗內(nèi)源抗氧化劑谷胱甘肽。正常生理條件下,血液中葡萄糖的濃度往往比氧化態(tài)維生素C高很多,所以很少氧化態(tài)維生素C會進(jìn)入細(xì)胞。利用GLUTs轉(zhuǎn)運氧化態(tài)維生素C的原理維生素C可以選擇性殺死癌細(xì)胞,我們將在第四部份癌癥治療中詳細(xì)討論。
利用維生素C轉(zhuǎn)運泵調(diào)節(jié)原理,有人設(shè)計了維生素C加載實驗(loading experiments)來推算人體消耗多少維生素C。維生素C加載實驗假設(shè)攝入的維生素C進(jìn)入血液后首先會被組織和細(xì)胞吸收,支持必要的生理活動;沒有進(jìn)入細(xì)胞的維生素C在血液中維持在大約10毫克/升濃度,高于這個血液濃度的維生素C則會通過尿液排出。實驗讓受試者攝入一個超大劑量的維生素C,然后收集受試者攝入維生素C后6小時的尿液、分析其中維生素C總量以及還原態(tài)和氧化態(tài)的量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同個體尿排出維生素C的量呈鐘型曲線。大多數(shù)人的排出量分布在中間范圍,少數(shù)人的排出量特別高或特別低,分布在鐘型曲線的兩端。在兩端的人群維生素C的尿排出量可以相差20倍。可見攝入多少維生素C對人體最佳是因人而異。
什么樣的人會受益于高劑量維生素C?
鮑林的時代己經(jīng)知道了維生素C轉(zhuǎn)運泵的存在和調(diào)節(jié)功能,但是即便今天也無法用維生素C加載實驗來測定每個人在每天會需要多少維生素C。鮑林認(rèn)為維生素C多吃無礙、而且維生素C極為便宜,所以鮑林堅決站在大劑量補(bǔ)充維生素C的立場上。
人體真的能得益于高劑量補(bǔ)充維生素C嘛?這是一個很長時間以來在科學(xué)界和醫(yī)學(xué)界都有爭議的話題,而所謂健康長壽又很難設(shè)計雙盲臨床實驗進(jìn)行驗證。補(bǔ)充多高劑量的維生素C確實是因人而異、因年齡而異,也受每個人當(dāng)前所患疾病、心里壓力以及體育鍛練程度等因素的影響。這里作者從生理生化的原理出發(fā)做一些合理推測,相關(guān)原理請訪問第二部份維生素C的生理生化功能和再生循環(huán)。
圖14. 人體自帶強(qiáng)大的內(nèi)源抗氧化系統(tǒng)。攝取淀粉雞蛋和肉,細(xì)胞內(nèi)的酶就能源源不斷的產(chǎn)生內(nèi)源抗氧化劑NADPH和谷胱甘肽、并能再生循環(huán)維生素C和E。
1. 用于支持膠原蛋白合成所消耗掉的維生素C量是有限的,每天攝入100毫克維生素C足夠支持這一功能。快速生長的年青人和體育鍛練多的人需要合成更多膠原蛋白,所以也會消耗掉更多維生素C。如果發(fā)生大面積燒傷或者經(jīng)歷大手術(shù),組織修復(fù)消耗在膠原蛋白合成上的維生素C也會增加。因為合成膠原蛋白消耗掉的維生素C不能被谷胱甘肽還原再生,當(dāng)維生素C攝入嚴(yán)重不足時、最先出現(xiàn)的癥狀是傷口不易愈合。
2. 作為輔酶用于支持肉堿和神經(jīng)介質(zhì)合成所消耗掉的維生素C也是有限的。因為這部份維生素C可以被循環(huán)使用,只要體內(nèi)谷胱甘肽還原系統(tǒng)正常工作、并不需要補(bǔ)充大劑量維生素C。腎上腺是人體合成腎上腺素的主要器官、也是維生素C濃度最高的器官。個體之間生產(chǎn)神經(jīng)介質(zhì)的量會有差別,比如長期處于焦慮或應(yīng)激狀態(tài)、或者是精神亢奮,都會合成更多的腎上腺素、因此消耗更多的維生素C。維生素C不足會導(dǎo)致腎上腺素合成下降,讓人缺少精神氣。有實驗證明少量補(bǔ)充維生素C可以改善疲勞,但是補(bǔ)充100毫克和2000毫克在改善疲勞上并無顯著差別。
3. 維生素C作為外源抗氧化劑是對內(nèi)源抗氧化容量的補(bǔ)充,消耗在抗氧化上的維生素C應(yīng)該是身體中維生素C的主要消耗場。個體之間身體中氧化壓力的差別巨大,可以是幾倍、幾十倍或更高。在特殊情況下,例如嚴(yán)重病毒感染導(dǎo)致的過度免疫反應(yīng),消耗在抗擊活性氧自由基上的維生素C可以是正常情況下的幾百倍甚至上千倍。所以對維生素C需求的個體差異多半來自每個人身體所經(jīng)歷的氧化壓力不同。
4. 對年輕健康的個體來說,每天攝入約100毫克維生素C應(yīng)該就能滿足正常生理需求、包括抗氧化需求。人體自帶強(qiáng)大的內(nèi)源抗氧化系統(tǒng),只要營養(yǎng)平衡并不需要補(bǔ)充大劑量維生素C。人體通過戊糖磷酸途徑代謝葡萄糖生產(chǎn)NADPH。每一個葡萄糖分子提供的氫可以生產(chǎn)12個還原型NADPH, 相當(dāng)于6個維生素C分子所能提供的抗氧化容量。在細(xì)胞中通過NADPH還原谷胱甘肽、谷胱甘肽還原維生素C、維生素C還原維生素E的還原再生系統(tǒng),葡萄糖可以為身體提供源源不斷的抗氧化劑、每個維生素C分子能夠被循環(huán)使用幾千次。所以只要內(nèi)源還原系統(tǒng)正常運行,每天消耗在抗氧化上的維生素C量也不會太大。這個系統(tǒng)除了用葡萄糖作為氫來源外,還需要少量的煙酸(niacin)用以合成NADPH的骨架、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。煙酸也稱為維生素B3,在瘦肉中最豐富、以魚肉的煙酸含量最高。近幾年很多火的一款抗衰老保健品TRU NIAGEN就是試圖補(bǔ)充煙酰胺嘌呤。另一個重要飲食成份則是半胱胺酸,用于合成谷胱甘肽。半胱氨酸必須通過攝入含硫的蛋白質(zhì)獲取,雞蛋的蛋白半胱氨酸含量最高、臭雞蛋的臭味就是來自半胱氨酸的硫基(-SH)。這里我們可以看到人體的奇妙,我們只需要吃點淀粉雞蛋和瘦肉。我們自帶的內(nèi)源抗氧化系統(tǒng)就能源源不斷的生產(chǎn)抗氧化劑、還自帶反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng),隨時根據(jù)需求調(diào)整產(chǎn)量。
5. 中老年人應(yīng)該顯著增加維生素C的攝入。隨著人體衰老,抗氧化通道上相關(guān)的酶的表達(dá)可能會下降或編碼酶的基因開始出現(xiàn)缺陷、導(dǎo)致內(nèi)源抗氧化系統(tǒng)不如年輕時那么強(qiáng)大。有實驗顯示老年老鼠細(xì)胞中DNA受到活性氧自由基的攻擊次數(shù)是年輕老鼠的三倍。所以老年人?充較大劑量外源維生素C、禰?衰褪的內(nèi)源抗氧化功能,多半會對健康長壽有益。大科學(xué)家鮑林是在70歲以后才開始大劑量補(bǔ)充維生素C的。他對維生素C的極度鐘愛和推崇有基于科學(xué)原理的一面,可能更多是他個人使用維生素C后的親身感受。而這種感受可能要等到你老了、當(dāng)你的身體確實需要外源抗氧劑來幫忙時才能真正體會到。
6. 有糖尿病、胰島素抵抗和肥胖等健康問題的人增加維生素C攝入應(yīng)該會幫助降低氧化壓力減緩衰老。糖尿病患者進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖會減少,經(jīng)由戊糖磷酸化途逕生產(chǎn)的NADPH也會隨之下降,由此NADPH-谷胱甘肽-維生素C這條內(nèi)源抗氧化源泉可能不如其他人豐沛。增加維生素C攝入會是對內(nèi)源抗氧化容量的補(bǔ)充,應(yīng)該對健康長壽有幫助。
7. 正在實施低碳水飲食減肥的人和進(jìn)行高強(qiáng)度體育鍛練的人應(yīng)該考慮增加維生素C攝入。不吃淀粉等碳水化合物確實對減肥很有效,因為沒有葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞就不能通過戊糖磷酸化途徑合成NADPH。 而NADPH是合成脂肪的唯一氫來源,所以沒有NADPH就不能合成脂肪。但是沒有NADPH 谷胱甘肽和維生素C就不能被還原再生,氧化壓力就會隨之增加。這時補(bǔ)充大劑量維生素C可能會有好處。在體育鍛煉時肌肉里的線粒體會增加ATP合成,活性氧自由的釋放也隨之增加。從線粒體泄漏出來的自由基可以是促進(jìn)肌肉增生的信號,但過量也會增加損傷。我們鍛練后都會特別想吃新鮮水果,也許是自我感覺到氧化壓力上升、下意識的會去找高維生素C食品吃。
8. 急性病毒感染和嚴(yán)重炎癥時補(bǔ)充大劑量維生素C可能幫助減輕癥狀和組織損傷。例如新冠病毒感染,為了殺傷病毒免疫細(xì)胞會大量合成活性氧自由基。這些自由基殺傷病菌的同時也會損傷周圍的細(xì)胞組織,這時給予大劑量維生素C可以降低自由基對免疫細(xì)胞本身以及外圍組織的損傷。因為過度免疫反應(yīng)釋放的活性氧自由基量巨大,所需補(bǔ)充的維生素C量也需要巨大。我們將在第四部份COVID-19中討論。
9. 細(xì)胞實驗和小鼠實驗顯示,使用超高劑量維生素C可以選擇性殺死某些種類的癌細(xì)胞、而對正常細(xì)胞無礙。這里是利用了維生素C的促氧化功能,而不是抗氧化功能。我們將在第四部份詳細(xì)介紹維生素C輔助治療KRAS和KRAF陽性癌癥的機(jī)理。
10. 用于化裝品涂摸在皮膚上的維生素C應(yīng)該可以抵擋空氣中的活性氧自由基對皮膚表層的損傷。這些維生素C不能被細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽還原再生,需要經(jīng)常涂摸補(bǔ)充才會有效。維生素C抵抗空氣氧化的功能可以做一個小實驗看見。切開的蘋果梨等會被空氣中的氧氧化變黑,但是如果涂一點維生素C在表面就不會變黑了。
高劑量維生素C會有什么副作用?
飲食指南推薦的每日維生素C攝入量上線為2000毫克即2克。那么如果每日攝入量超過2克會有毒性嘛?醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)中,維生素C被描述為實質(zhì)上無毒。這么多年的大劑量使用,至今沒有報道過維生素C中毒的案例。長期大量攝入維生素C的一個可能的副作用是增加腎結(jié)石的風(fēng)險,但這也只是推測。在動物實驗中狗和貓被長期給予大劑量維生素C、相當(dāng)于每天150克/人的劑量,完全沒有中毒的跡象。報道有人每天攝取10-20克維生素C、如此做了25年,沒有發(fā)現(xiàn)腎結(jié)石和其他副作用。有癌癥病人每天攝入130克維生素C、堅持了九年,對身體有益、沒有發(fā)現(xiàn)副作用。如果沒有和其他食物一起吃、一次攝入好幾克劑維生素C,會讓有的人感覺胃不舒服和大便變稀。鮑林的總結(jié)維生素C實質(zhì)上是無毒的,它的毒性可能不比庶糖高、但一定比食鹽要低得多。
另外因為維生素C分子和葡萄糖很像,如果攝入高劑量維生素C會干擾血糖測定、造成血糖升高的假象。
學(xué)生物化學(xué)的人可能會擔(dān)心既然維生素C是很好的抗氧劑,那么過多攝入會不會擾亂體內(nèi)的氧化還原平衡?我們在第二部份講過,由于維生素C分子的特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)會發(fā)生詣?wù)褶D(zhuǎn)移一個電子而形成中間態(tài),所以中和活性氧自由基特別有效。然而維生素C本身只是一個較弱的還原劑,并不能直接還原對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有重要作用的二硫鍵等。而且維生素C在血液和細(xì)胞中的濃度是被維生素C轉(zhuǎn)運泵調(diào)節(jié)的,過多攝入的維生素C其實進(jìn)不到細(xì)胞內(nèi)、很快會從尿液中排出。不過穿腸而過的維生素C也不是沒有用,在細(xì)胞間質(zhì)和血液循環(huán)中的維生素C也能捕捉細(xì)胞外的活性氧自由基。人體實驗證明雖然攝入100毫克和2000毫克維生素C最終血液濃度差不多,但是攝入2000毫克的人血細(xì)胞上的脂質(zhì)被氧化指標(biāo)要比攝入100毫克的低約50%。
很多人可能已經(jīng)看到多篇文獻(xiàn)報道,在體外培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)液中加入高劑量維生素C,會觀察到腫瘤細(xì)胞內(nèi)氧化壓力激增,同時DNA損傷大幅增加,讓人擔(dān)心高劑量維生素C會不會致癌。作者以前也有這個疑慮。遍閱相關(guān)文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)高劑量維生素C造成腫瘤細(xì)胞內(nèi)氧化壓力増加、DNA突變增加,其實就是維生素C選擇性殺死癌細(xì)胞但對正常細(xì)胞無礙的機(jī)制、將會在第四部份詳細(xì)介紹。流行病學(xué)研究沒有發(fā)現(xiàn)攝入大劑量維生素C會増加癌癥風(fēng)險。
作者認(rèn)為年輕健康的個體無需高劑量維生素C。長期攝入高劑量維生素C、過度呵護(hù)會讓身體內(nèi)源的抗氧化系統(tǒng)變?nèi)酢>拖裎覀冃枰懢毑拍荛L肌肉一樣,內(nèi)源的抗氧化系統(tǒng)也需要經(jīng)常“鍛練“才會強(qiáng)大。內(nèi)源抗氧化系統(tǒng)由各種酶組成,這些酶的表達(dá)只有在細(xì)胞內(nèi)氧化壓力升高時才會上調(diào)。適度體育鍛練和偶然禁食,都會短暫增加身體中氧化壓力、給內(nèi)源抗氧化系統(tǒng)一個“鍛練”的機(jī)會。
雖然補(bǔ)充高劑量的維生素C本身沒有毒性、通過維生素C將身體中的活性氧自由基清除干凈也會減緩細(xì)胞老化,但同時會造成內(nèi)源抗氧化系統(tǒng)得不到“鍛煉”、變得過份嬌氣、越發(fā)依賴于外源補(bǔ)充的呵護(hù)。所以一旦你的身體變得依賴大劑量維生素C,就意味著需要長期堅持不懈、不能三天打魚兩天曬網(wǎng)。鮑林已經(jīng)想到了這一點,在他開出的長壽處方上特別注明,高劑量維生素C要每天吃、不要錯過任何一天 !
以上所有皆為作者根據(jù)生化原理作出的推測,僅供參考。
鮑林開出的健康長壽處方
圖15. 萊納斯.鮑林的書:怎樣活得更長感覺更好.
鮑林開出的健康長壽處方, 摘自鮑林1986的書:怎樣活得更長感覺更好 (How to Live Longer and Feel Better).
1. 每天吃6-18克或更多維生素C,不要錯過任何一天。
2. 每天吃維生素E,400IU,800IU或1600IU。
3. 每天吃一到二粒SuperB,提供促夠的B型維生素。
4. 每天吃一粒25,000IU維生素A。
5. 每天吃一粒礦物補(bǔ)充劑,應(yīng)包括100毫克鈣,18毫克鐵,0.15毫克碘,1毫克銅,25毫克鎂,3毫克錳,15毫克鋅,0.015毫克鉬,0.015毫克鉻,0.015硒。
6. 限制糖在50磅一年,這個量比美國人平均消耗量少一倍。包括庶糖,沙糖,粗糖和蜂蜜等。不要在茶和咖啡里加糖,不要吃高糖食品,避免甜點,不要喝軟飲料。
7. 除了糖以外,你可以吃任何你喜歡的東西,但任何一樣都不要吃太多。雞蛋和肉是最好的食品。多吃蔬菜水果,但不要吃太多東西,不然會長胖。
8. 喝很多水。
9. 保持活力,適度鍛練。但是任何時候都不要過份發(fā)揮超過你身體允許的強(qiáng)度。
10. 可以適量飲酒。
11. 不要吸煙。
12. 避免壓力,做你喜歡的工作,熱愛你家庭。
鮑林是大劑量補(bǔ)充維生素的倡導(dǎo)者和踐行者。他從70歲開始,堅持了二十多年,直到1994年去逝。鮑林終年93歲,死于前列腺癌。
且聽下回分解:
維生素C的故事1 - 影子基因
維生素C的故事2 - 生理生化及再生循環(huán)
維生素C的故事3 - 最佳健康長壽劑量
維生素C的故事4 - 癌癥治療和COVID-19
參考文獻(xiàn):
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