發炎篇（1）：生物恆定的重要性

文：張國柱（台大名譽教授）

 

生物的恆定性（homeostasis）是維持生命的基礎，是細胞、組織以及各系統正常運作非常重要的條件。生物體歷經演化的結果，各系統存在著各自的「負回饋機制（negative feedback system）」，維持細胞、組織以及各系統的恆定，使生物體能夠在合適的狀態下存活。

 

負回饋機制宛如汽車的剎車、加油系統：當車速過快時，剎車系統能夠讓車速減慢；而車速過慢時，加油系統能夠讓車速加快。如此運作，使得車速維持動態的穩定平衡。當生物體產生發炎反應或生成過量的過氧化物時，細胞自有一套抗發炎與抗氧化的機制，維持彼此之間的平衡。但當生理性負回饋機制受到傷害，甚或演變成正回饋機制（positive feedback system）時，生物體無法維持發炎與抗發炎、氧化與抗氧化之間的平衡，細胞將失去恆定性。此時生物體容易產生病變，生存受到嚴重的威脅。

 

發炎與過氧化物

發炎可導源於組織的壞死或微生物的感染。當身體遭受細菌或病毒感染時，免疫系統便會啟動發炎反應、生成過氧化物，對抗感染。免疫防禦機制的運作原理在於「活化免疫細胞如單核球或巨噬細胞的核轉錄因子-kB（nuclear transcription factor kB，NF-kB）」。NF-kB在發炎反應中扮演著相當樞紐的角色。NF-kB可調控基因的表現，釋放促發炎細胞激素（proinflammatory cytokines），如腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor）和多種介白質（interleukin）。這些細胞激素能夠進一步活化補體系統（complement system）和凝血系統（coagulation system），生成過氧化物，消滅入侵的微生物。

　

慢性發炎是身體致病的主因

當入侵的微生物被消滅後，促發炎細胞激素便會刺激第二波的細胞激素，誘發腎上腺皮質醇的生成。皮質醇可藉由抑制細胞激素的基因表現，提供了負回饋機制而達到抗發炎的作用。抗發炎是結束免疫反應非常重要的步驟，其結果可維持發炎與抗發炎之間的平衡。因此正常的發炎反應是身體療癒過程必備的一環。然而當抗發炎的負回饋機制無法結束免疫反應時，發炎反應將持續進行，慢性發炎於焉形成。這種異常的發炎反應會產生過量的過氧化物，造成氧化壓力，傷害細胞和組織。由此可知「慢性發炎是身體致病的主要原因。」

 

「過氧化物誘發抗過氧化物」的原理

基本上，過氧化物並非萬惡不赦之物。舉例來說，骨骼肌在適量自由基存在的情況下，能夠產生最佳的收縮力量（contractile force）；自由基過多或過少時，肌肉的收縮力量反而下降。因此當過氧化物表現過量而導致氧化壓力（oxidative stress）增加時，便會造成生物體的傷害。相反地，適量的過氧化物對生物的健康與壽命的延長，扮演著相當重要的角色。證據顯示：粒線體適量的過氧化物，能夠使細胞適應氧化壓力，對抗過氧化物的侵襲，降低氧化壓力的傷害，促進生物的健康與壽命的延長。這就是「過氧化物本身誘發防禦過氧化物的原理。」

 

結語

透過飲食和運動，營造發炎與抗發炎、氧化與抗氧化之間的平衡，維持細胞與組織的恆定性，是維護身體健康非常重要的課題。大量投與抗氧化劑並非明智之舉，因為過量的抗氧化劑會降低細胞適應氧化壓力的能力，無助於生物的健康與壽命的延長。