細胞內產生致癌物甲醛竟可促進代謝

一般來說，剛裝修的新房子是不能立刻住進去的，為什麼呢？因為空氣中可能含有較多致癌物質甲醛（Formaldehyde）。但是，在人體內居然也有甲醛自然產生的。近日，一組來自英國醫學研究理事會（Medical Research Council, MRC）分子生物學實驗室的科學家們研究發現，人體內的甲醛不完全來源於外部環境，也可能是細胞活動的副產物，而且甲醛竟可參與人體中的重要代謝過程！這一發現可能會使當前的癌症治療手段發生改觀。

根據他們發表在《Nature》期刊上的實驗結果稱，人體內的一部分甲醛其實是人體內「一碳代謝」的副產物。論文的主要作者、醫學研究理事會分子生物學實驗室的 Ketan Patel 博士說：「我們早已知道人體會自我產生甲醛，但一直不知道它的源頭在哪裡。這一次，出乎我們意料的是，一部分甲醛竟來自於我們生命的基本活動之一『一碳代謝』。一碳代謝有維生素葉酸參與，生產出核苷酸和細胞活動的基本原料氨基酸，它是存在生物圈中所有生命體中的基本生命活動。」

之所以甲醛被人們視為有毒有害物質，是因為它會對 DNA 造成破壞。不過，人體的細胞為了抵禦甲醛不良影響建立了兩道防線；首先，人體的細胞會將甲醛經過反應後變成一種相對安全的化學物質——甲酸；其次，被甲醛所破壞的 DNA 可以用 DNA 修復酶來修復。

Patel 博士說：「驚人的是，雖然人體自身合成了劇毒的甲醛，最終卻轉化成為了甲酸鹽，是一碳代謝的能量來源，合成特定氨基酸和 DNA 的原料。葉酸和甲醛對於人體來說是一把雙刃劍，即是生命活動的物質基礎，又是 DNA 的『終結者』。」這次研究也發現了為什麼現在的癌症會對化療抗癌藥物產生抗性，就拿阻止葉酸進入人體碳代謝的甲氨蝶呤（methotrexate）來說。在研究員們看來，當葉酸被阻止進入時，癌細胞還會在甲醛的滋養下進一步的在人體內擴散。

此次研究成果將為今後癌症治療手段的發展找到了新的切入點，比如說 BRCA1 或 BRCA2 型乳腺癌患者，他們就缺少 DNA 修復酶來保護他們免受甲醛毒性的侵蝕。在實驗室中，研究員們模擬了人體內甲醛產出的過程（即向人工培育的細胞中加入葉酸的方式），他們發現，BRCA 突變的癌細胞對於產出甲醛的毒性沒有任何抵抗機制，進而對細胞造成了致命的傷害。不過甲醛並不會影響到周圍的健康細胞，因為它們的 DNA 修復體系還很健全。對此 Patel 博士評價說：「『一碳代謝』已經是當今癌症藥物主要的切入點了，而這個研究成果則給我們帶來了更多的可能性。」

在研究過程中，研究人員還發現，在實驗室內人工培養的細胞中，葉酸的攝入量越多，產生的甲醛就越多，整體毒性就會越強。而令人為難的是，葉酸是一種水溶性維生素，缺少葉酸會造成嬰兒神經管畸形（它是孕婦的孕期必備維生素）。另外，對成人來說，葉酸促進骨髓中幼細胞成熟的作用，人類如果缺乏葉酸可引起巨紅細胞性貧血以及白細胞減少症。

需要注意的是，上述實驗是在人工培養的細胞中進行的，與人體中的實際情況一般會有較大區別。比如說，葉酸具有水溶性，人體中多餘的葉酸可隨尿液排出。此次研究的作者也提醒我們，生物攝入葉酸所造成的影響尚無定論。不管怎樣，相信在營養攝入方面，保持合適的範圍會是一個正確的策略。

正如所有里程碑式的發現一樣，本次研究同樣有未解決的問題。作者們確定了葉酸是甲醛的來源之一，但其他來源則存在於哺乳動物的細胞中。每個來源對一碳代謝的相對貢獻情況未明，確定其使用途徑的生物學背景以及甲醛與其他單碳供體（如絲氨酸）之間的相互作用也仍有待確認。甲醛參與的一碳代謝如何實現調節功能的機制也仍然是謎。

此外，當營養物質易於攝入時，人體內會產生超過生物需求的甲酸鹽，這表明，為甲醛解毒可以變相地儲存用於代謝的甲酸鹽。 或許在多細胞環境如腫瘤微環境中，就存在一碳代謝所需的氨基酸不足的情況。 因此，此次研究開闢了不少新方向。鑒於研究結果毫無疑問與癌症病因息息相關，且該技術可用於所涉及的各種生物學研究分支上，我們可以期待之後更多的成果。

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