本期摘要：
本文共2703字，写作用时：5小时，建议阅读时间： 4分钟。本期接着介绍维生素C对于人类健康的功效。 作为一种化学辅助剂（co-factor），维生素C在三种涉及到氧化还原的生物化学反应中负责临时传递电子的职责。维生素C的缺乏也主要导致以这三种化学反应为基础的生物功能出现障碍。
在胶原蛋白合成过程中，维生素C帮助脯氨酸/赖氨酸羟化酶氧化位于胶原蛋白分子内部的脯氨酸和赖氨酸，形成带有羟基（OH）的羟脯氨酸和羟赖氨酸。增加的羟基在随后的化学反应中互相形成横向的交联结构，从而可以保证胶原蛋白分子形成稳定的胶原微纤维和胶原纤维，结束成为强大的“钢缆”或者“钢网”结构，保障组织建筑结构的伸展性和稳定性。我们在所有运动中的关节伸展，所有血管的扩张收缩，所有皮肤的弹性和平滑，都有赖于维生素C参与维持正常的胶原蛋白结构。 当人体缺乏维生素C时，最先受影响的组织之一就是胶原蛋白。由于交联不足，胶原蛋白开始失去结构的稳定性和延展性，从而出现典型的“坏血病”症状：皮下微血管持续出血无法修复，牙龈萎缩出血，牙齿脱落，皮肤出现皱纹，发质暗淡，并且伴有微生物感染。严重的患者将死于久创不愈和微生物感染。 这里插播一个脑洞：肉类食物中常见的“筋”，其实主要就是富含胶原蛋白的结缔组织。既然这些组织的韧度会影响肉类食物的口感，形成我们常说的“嫩”和“老”的区别，那么我们能否通过转基因技术，去掉猪牛羊等牲畜自行合成维生素C的能力，从而可以在屠宰前通过短期节制维生素C的供应，来改善肉食的口感？ 当然，如果需要，可以在饲养阶段通过饲料给牲畜家禽补充维生素C，这样就不至于会影响到它们的健康。 2. 左旋肉碱（L-carnitine）是人体细胞用来燃烧脂肪必需的氧化代谢递质，其含量在肌肉组织中尤其丰富。左旋肉碱在历史上曾经一度被命名为一种维生素（BT），其生理重要性可见一斑。但是，由于人体可以自行合成左旋肉碱（见下图），在当前这种物质并没有维生素的名分。 左旋肉碱在生物化学中的主要作用是与各种脂肪酸形成酰胺，从而可以跨越细胞内的发电厂“线粒体”膜，保障脂肪燃烧过程的顺利进行（请参见2017年5月12日有关脂肪酸代谢的“beta氧化”）。也正是因为同样的功能，左旋肉碱可以从其它分子接受相当于乙酸的乙酰基，并形成无毒结构。这个“副功能”使得左旋肉碱能够从乙酰辅酶A（acetyl-coenzyme A）接过一个乙酰基团，从而可以释放一个辅酶A分子（coenzyme A），这样可以稳定细胞内部乙酰辅酶A和辅酶A的相对含量。乙酰辅酶A和辅酶A都是细胞进行有氧呼吸代谢时最重要的中间代谢物质，负责连接糖酵解（glycolysis）和三羧酸循环（TCA）。由此，左旋肉碱可以在细胞进行大功率能量代谢时，暂时缓解细胞对于辅酶A和乙酰辅酶A需求的短缺，保证细胞内生化环境的稳定。正是因为这个原因，动物肌肉中含有大量左旋肉碱，而脂肪含量较高的红肉（例如牛羊肉）也比脂肪含量较低的白肉（例如鸡鸭肉）拥有更多的左旋肉碱。 人体在合成左旋肉碱时，至少有两步生化反应需要维生素C。如上图所示，这就是第一步和最后一步反应，其中两种不同的蛋白酶（三甲基赖氨酸羟化酶以及三甲胺丁内酯羟化酶）都需要维生素C作为辅基才能维持其正常的催化活性。 人体缺乏左旋肉碱的情况是很少发生的，这是因为：即使不从新鲜蔬菜水果获得维生素C，人体也可以从动物肉类食物获得足够的左旋肉碱；而素食人群由于大量进食蔬菜水果，充足的维生素C供应也可以保证体内能够合成足够的左旋肉碱。 还有一个特殊情况需要注意：精液中富含左旋肉碱，而且其含量过低直接影响精子浓度和活性。若干项营养学研究发现，补充左旋肉碱可以显著提高精子数量和质量，这个消息对那些一直渴望得到宝宝的夫妇来说也许是一个思路。 3. 维生素C的发现者圣捷尔吉最初就是从牛的肾上腺纯化到维生素C晶体，而肾上腺也是动物体内维生素C含量最高的组织器官之一（见“百年医史话维C”（2）和（3）介绍）。可见，维生素C对于肾上腺的功能肯定很重要。肾上腺是人体重要的内分泌器官，主要分为皮质和髓质两个部分。皮质部分主要分泌类固醇激素：盐皮质激素负责调节血压电解质平衡，糖皮质激素负责调节 应激反应时需要的代谢能力提升和过敏时的免疫抑制，以及在性腺加工成最终产物的雄性激素前体（androgen）。髓质部分主要分泌肾上腺素和去甲肾上腺素，负责人体在极端情况下的全身性应激反应。 在已知的化学反应中，去甲肾上腺素的合成就需要维生素C。如下图所示，将一种神经递质多巴胺（dopamine）转化成去甲肾上腺素（norepinephrine）的羟化酶同样需要维生素C的参与。去甲肾上腺素是具有双重功能的代谢物：它既能作为激素被分泌到血液中，又能作为神经递质在相关的神经活动中传递神经信号。去甲肾上腺素负责人体在极端环境中提升记忆和体力输出，增加生存几率。 当人体缺乏维生素C时，肾上腺的皮质和髓质分泌功能都会受到影响。根据圣捷尔吉的研究报道，肾上腺皮质的维生素C含量远高于髓质（见之前介绍）。这是因为，肾上腺皮质的主要功能是使用胆固醇为原料来合成和分泌各种固醇类激素，而固醇类代谢过程与维生素C的关系非常密切。动物实验和临床研究的结果揭示，长期缺乏维生素C与血液中胆固醇含量过高有直接关联，而补充维生素C则可以降低血液胆固醇含量。与此同时，胆固醇及其衍生物胆酸的合成也受维生素C影响；当缺乏维生素C时，细胞合成胆固醇和胆酸的能力也会下降（参考文献：PMID942515）。由此推断，当人体缺乏维生素C时，其自身细胞合成胆固醇的代谢能力受到限制。为了提供正常身体功能对胆固醇的需求，或者需要增加饮食胆固醇的摄取，或者需要身体内部出现胆固醇再分配。无论哪一种或者两种都有，都将导致胆固醇在负责物质传送的血液中含量上升。 在维生素C匮乏的情况下，髓质以及神经末梢合成去甲肾上腺素的能力当然也会直接受到影响。这会造成病人记忆力和体力下降，出现身体虚弱无力、容易疲劳、甚至性格变化等坏血病的常见症状。 4. 维生素C可能还存在其它未知的功能。例如，维生素C在免疫细胞里含量很高，当人体发生感染时，血液中和免疫细胞中的维生素C急剧下降，消耗很快。而补充维生素C则可以增强免疫系统中抵抗微生物的NK细胞的活性（参考文献：PMID16373990）。关于这方面的研究，目前知道的线索还很少。 有趣的是，在知道维生素C的这些具体作用之前，就已经有科学家付诸行动了。早在1970年，美国化学家莱纳斯·鲍林（Linus Pauling）就在“维生素C和感冒”一书中宣称，每日服用1克维生素C，可以降低大多数人45%的感冒几率。 作为诺贝尔化学奖（量子化学，1954年，独享）和诺贝尔和平奖（反核武器，1962年，独享）的双重得主，鲍林具有极大的社会影响力（在2017年7月7日的一期中，沛川也曾经简单介绍过鲍林的工作）。尽管该书中的若干观点不能得到当时科学界的支持，他依然坚持自己从实验中得到的观点，并身体力行。据传从1970年前后，他每日服用超过1克维生素C（大约为每日推荐摄取剂量的11倍以上），直到1994年以93岁高龄去世。 如今，从种种端倪来看，鲍林的主张其实并非没有道理。我们下期再继续讨论。 科学编辑：沛川 执行编辑：杨明 |
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