文章来源：环球科学ScientificAmerican
1964年，两次诺贝尔奖得主（1954年诺贝尔化学奖，1962年诺贝尔和平奖）莱纳斯·鲍林（Linus Pauling）做出了一个重大决定：在他 65岁的这一年，他开始每天往他的早餐橙汁中加维生素C。这看起来就像往可乐中加糖一样，但他坚信这一做法是有益身体健康的。
在这之前，鲍林的早餐再普通不过了。他每天都会早起，按部就班地吃早餐，然后去加州理工学院上班，周末也如此。他每天不知疲倦，工作成果颇丰。
鲍林在30岁时将化学和量子力学思想相融合，提出了分子中原子结合的基本方式——即价键理论。20年后，他关于生命活动最重要的执行者——蛋白质结构的工作，帮助了弗朗西斯·克里克（Francis Crick）和詹姆斯·沃森（James Watson）揭开了DNA结构的神秘面纱。
第二年，鲍林因在化学键方面的工作获得诺贝尔化学奖。正如来自伦敦大学学院的生物化学家尼克·莱恩（Nick Lane）2001年在Oxygen一书中所写，“鲍林是20世纪科学史上的一位伟人，他的工作对现代化学具有奠基意义。”
莱纳斯·鲍林是最具影响力的科学家之一，但他对抗氧化剂效果的迷信可能将我们推向了一条危险的路。然而，接下来，鲍林转向了对维生素C的研究。在1970年，他写了一本书叫做《如何活得健康长寿》（How To Live Longer and Feel Better），认为补充维生素C可以治疗普通感冒。他自己每天服用18000毫克（18克）维生素C，该剂量足足达到了推荐剂量的50倍。
在这本书的第二版中，鲍林新增了维生素C对流感的治疗作用。在20世纪80年代美国艾滋病蔓延的时候，他与时俱进地指出，维生素C对治疗艾滋病也有一定的效果。
1992年，鲍林的这一想法被刊登在了《时代周刊》（Time）的封面上，标题为：“维生素的真正力量”。在这篇文章中，维生素大受吹捧，被认为可以治疗心血管疾病、白内障，甚至癌症。此外，文章中还提到，“更让人兴奋的是，维生素似乎表现出了延缓身体衰老的迹象。”
在此背景下，多种维生素和其它膳食补充品销量大增，鲍林也名声远扬。
但是，鲍林在学术上的声望却因此陷入了危机。多年来，很少有科学研究证明维生素C和其它膳食补充品真的能改善身体健康。事实上，鲍林每往他的橙汁中加一勺维C，他的身体可能获得的坏处都大于益处。尽管目前鲍林关于维生素的看法还没有被完全证明是错误的，但他的这种看法依然是危险的。
抗氧化剂旨在延缓年龄增长所带来的损伤，但目前几乎没有证据表明抗氧化补充剂对延缓衰老有明显的效果。图片来源：Tim Flach鲍林的理论基础为：维生素C是抗氧化剂，同类型的分子还有维生素E、β-胡萝卜素和叶酸。这些物质可以中和一种名为自由基（free-radical）的高度活性分子，进而有益身体健康。
1954年，来自罗切斯特大学的丽贝卡·格施曼（Rebeca Gerschman）首次证实，自由基会对身体健康构成威胁。1956年，加州大学伯克利分校的德纳姆·哈曼（Denham Harman）进一步阐释了这一结果，他认为自由基可以导致细胞恶化、病变，最终衰老而亡。
整个20世纪，科学家们在鲍林理论的基础上不断提出想法，并很快被人们接受。
但维生素C真有这么神奇的功效吗？接下来，我们就来看看维生素C在我们身体内究竟是如何工作的。我们首先从细胞内的发动机——线粒体开始。在线粒体内膜处，食物和氧气被转化为水、CO2和能量，这一过程被称为呼吸过程，它是所有复杂生命蓬勃发展的基础。
“漏水的水车”
线粒体内的呼吸过程并不简单。除了食物和氧气以外，连续的带负电荷的粒子——电子——形成的电子传递链也是必备条件。它就像亚细胞尺度的向下流淌的“小溪”，为一系列“水车”提供能量。这里的“水车”指线粒体内膜上的四种蛋白质复合体，它们会获取电子流，为生产最终产物——即能量——提供动力。
我们人体大大小小的活动所需要的能量都由该过程提供，但美中不足的是，三个“水车”在获取电子流的过程中会发生“泄漏”，这些“漏出”的电子会直接与附近的氧分子结合形成自由基，它们带有未配对的自由电子，因此非常活跃。
为了再次回到稳定状态，这些自由基会对邻近分子的结构造成严重破坏。它们会夺取关键分子（例如DNA和蛋白质）的电子，以此达到电平衡。尽管自由基的数量少得出奇，但哈曼等科学家推测，自由基会威胁到人类的身体健康，引起突变，并最终导致衰老以及与年龄相关的一系列疾病（例如癌症）。
简而言之，氧是生命不可缺少的物质，但同时它也可能使我们变老、衰弱，直至死亡。
临床试验是揭示药物作用的唯一方式，其中针对抗氧化剂的调查显示出令人震惊的结果。图片来源：Alamy在自由基与衰老和疾病的关系被揭示后，自由基就被看作是健康的敌人，应当从体内清除。例如1972年，哈曼在书中写道[1]，“减少生物体内自由基的数量可以缓解生物退化，保持身体健康。我们希望可以从该理论出发，设计大量关于延年益寿的实验。”
哈曼指出，抗氧化剂分子可以接受自由基的电子，进而减弱自由基对身体健康的威胁。基于此，人们在接下来的几十年做了大量重复实验，但并没有什么重大发现。
例如，在20世纪七八十年代，科学家利用常用的实验动物——小鼠开展了实验。他们在小鼠的饮食中添加了各种各样的抗氧化剂，或者直接往小鼠血液中注射抗氧化剂。一些小鼠甚至经过了基因改良，使其编码抗氧化剂的基因活性比普通小鼠更强。
尽管这些实验方法不尽相同，但它们的结果大体一致：额外增加的抗氧化剂并没有减轻衰老的危害，也没有阻碍疾病的发生。
“没有实验表明抗氧化剂能够延长小鼠的寿命，或者提高身体健康，”西班牙国家心血管研究中心的安东尼奥·恩里克斯（Antonio Enriquez）说，“小鼠对抗氧化剂的额外补充并没有特别反应。”
一项研究表明维生素补充不仅没有防止疾病，甚至增加了吸烟者得肺癌的风险。图片来源：Alamy那抗氧化剂对人体会产生什么影响呢？对于小的哺乳动物群体（例如小鼠），科学家可以在控制其它干扰条件的情况下，监测它们一生的健康状况，但科学家不能把人带到实验室里，对他们进行同样的控制变量研究，只能开展长期的临床试验。
长期临床试验的前提非常简单。首先，选取年龄、地理位置和生活方式相似的群体作为样本，其次，将该群体分为两组：一组服用要检测的抗氧化剂，另一组服用糖衣片或安慰剂（作为空白对照）。最后，非常关键的一点，就是要避免无意识的偏差，也就是要让不论是被测验者还是测验者，直至试验结束后才知道哪组服用的是抗氧化剂。
译者注：安慰剂是一种模拟药物，与试验药物看似相同但并没有药效，在新药研发时常用作实验的空白对照 [2]。
作为双盲试验的一种，长期临床试验成为了药物研究的黄金法则。自20世纪70年代以来，科学家开展了很多类似的试验来分析抗氧化剂补充剂对人体健康和寿命的影响，但结果并没有科学家预想的那样振奋人心。
例如，1994年，一个实验跟踪分析了29133位仅活到50多岁的人的身体状况。这些人都抽烟，除此之外，还有一部分人服用β-胡萝卜素。结果显示：服用维生素的试验组肺癌出现的比例比空白组高出16% [3]。
另外一项关于美国绝经妇女的试验也发现了类似的结果。坚持10年每天服用叶酸（维生素B的一种）的女性，患乳腺癌的风险竟比没有服用维生素的女性高出20% [4]。
更糟糕的是，1996年，科学家开展了一项以1000名嗜烟者为样本的试验，但试验不得不提前两年终止——在坚持4年服用β-胡萝卜素和维生素A补充剂后，试验组的肺癌患病率比对照组提高了28%，死亡率提高了17% [5]。
这可不是小数字。与安慰剂组别相比，服用维生素的组别每年死亡的人要多20多人。换句话说，试验进行四年后，服用维生素的人中，死亡人数比未服用维生素的多出了超过80人。正如作者当时所写[5]，“目前的试验结果提供了足够多的反面证据，表明额外补充β-胡萝卜素或β-胡萝卜素和维生素A的混合物对身体健康是不利的。”
致命的想法
当然，这些引人注目的试验并不能全面反映抗氧化剂的效果。也有一些研究表明服用抗氧化剂有益身体健康，特别是对于原本就没有健康饮食习惯的群体。
但是根据2012年的一篇综述[6]，关于抗氧化剂有益身体健康的证据并不充足。这篇综述囊括了27项评估各种抗氧化剂药效的临床试验。
其中，仅有7项试验显示额外补充抗氧化剂有益身体健康，具体包括降低冠心病和胰腺癌发生的风险；10项试验表明抗氧化剂没有任何药效，即实验组和对照组没有显著差别；还有10份试验则显示那些补充抗氧化剂的人群身体状况更差了，具体包括肺癌和乳腺癌发病率升高。
“认为抗氧化剂补充剂有神奇药效的想法完全是多余的。”安东尼奥·恩里克斯说。鲍林多半也没有想到自己关于维生素的想法可能是致命的，在1994年的大范围临床试验结果发表前一年，他死于前列腺癌。也就是说，维生素C并不是像他生前极力宣扬的那样是包治百病的灵丹妙药。那么维生素C会不会增加患病风险呢？
服用维生素C甚至不能帮助我们抵抗普通感冒。图片来源：Alamy对此，我们或许无法给出确定的答复。但是考虑到很多研究表明过量服用抗氧化剂与癌症发病率相关，因此抗氧化剂会增加患病风险并非不可能。例如，美国国家癌症研究所在2007年发表的一项研究表明[7]，服用多种维生素的男性患前列腺的比例比没有服用维生素的男性高出两倍。此外，2011年一项针对35533名健康男性的类似研究[8]表明，服用维生素E和含硒补品的男性患前列腺的比例要高出17%。
在哈曼提出了自由基与衰老这一伟大理论之后，科学家发现，抗氧化剂与自由基（氧化剂）的界限开始渐渐模糊，也就是说，这样的划分方式也过时了。
抗氧化剂只是一个名字，并不是自然的一个固定定义。以鲍林偏爱的维生素C为例，在剂量适当时，维生素C可以通过接受自由电子来中和自由基。它就像一位烈士，默默承担自由基的冲击，以此来保护周围细胞。
但是，维生素C在接受了一个电子后，它自己就会变成自由基，可能会对细胞膜、蛋白质和DNA造成损坏。正如食品化学家威廉·波特（William Porter）1993年所写，“维生素C是一把双刃剑。”
所幸的是，维生素C还原酶会将维生素C恢复原样。但是如果体内维生素C量太大、超出了还原酶的供应呢？尽管将复杂的生物化学反应简化成这样的过程可能存在一定的问题，但上面提到的临床试验提供了一些可能的结果。
抗氧化剂也有黑暗面，自由基不总是坏人
如上所述，抗氧化剂也有黑暗的一面。此外，越来越多的证据表明适量的自由基对人类身体健康是必要的，尽管它们有利的一面并不总能派上用场。
我们现在知道自由基还扮演着信使分子的角色，将信号从细胞的一个区域传到另一个区域。它们决定着细胞何时生长、分裂和死亡，对细胞生命周期的每一个阶段非常重要。
如果没有自由基，那么细胞的生长和分裂就会失控。对此有一个专业术语：癌症。
在缺乏自由基时，我们也更容易被外部感染。这是因为当我们的身体被有害细菌或病毒胁迫时，体内会自然地产生很多数量的自由基，它们就像安静的小喇叭提醒我们的免疫系统。这时，我们的免疫防御先锋——巨噬细胞和淋巴细胞，就会立即出动开始分辨和侦察遇到的问题。如果是细菌，那么它们就会像吃豆人（Pac-Man）一样吞噬它们。
但那些细菌只是被困住了，并没有死亡。为了进一步处理，自由基会再次采取行动。这时，在免疫细胞内，让自由基声名狼藉的功能——破坏和杀死其它分子，反而发挥了作用。在自由基的影响下，入侵者会被撕裂而亡。
从开始到结束，健康的免疫响应都需要依靠体内的自由基。正如遗传学家若昂·佩德罗·马加良斯（Joao Pedro Magalhaes）和乔治·丘奇（George Church）在2006年所写，“火是危险的，但是人们学会了如何利用它。同样地，目前来看，细胞已经进化出如何控制和利用自由基的机制。”换句话说，利用抗氧化剂来消除自由基并不是一个好的主意。“如果消除了自由基，你的身体在遭受感染时就无法得到帮助。”恩里克斯说。
值得感谢的是，我们的身体里存在着一套系统来维持我们体内的生物化学反应尽可能稳定。如果抗氧化剂摄入过多，我们的身体会将血液中多余的抗氧化剂过滤到尿液中排出。“它们进到了厕所里。”来自墨西哥国立理工学院的克莱瓦·比利亚努埃瓦（Cleva Villanueva）在一封邮件中写道。
“值得庆幸的是，我们的身体非常擅长保持平衡的稳态，因此无论采用何种措施，补充剂的影响会相对温和。”莱恩说。从第一个微生物呼吸氧气开始，我们的身体就学会了如何平衡氧气所带来的风险。这是数十亿年进化所导致的，一个简单的药片不可能改变我们身体的运转机制。
没有人否定维生素C及其它抗氧化剂对身体健康的重要性，但是除非有医嘱，否则在正常健康饮食的情况下，额外补充这些抗氧化剂并不是延长寿命的明智选择。“当体内明显缺少特定的抗氧化物时，才需要额外补充。补充抗氧化物的最好方式是从食物中获取，这是因为食物中包含多种抗氧化物，它们可以一同发挥功效。” 比利亚努埃瓦说。
“富含水果和蔬菜的饮食通常对身体健康是有利的，” 莱恩说，“尽管这并不一定，但通常情况下是这样的。”此外，健康饮食的益处常常归功于富含抗氧化剂，但助氧化剂和其它混合物的平衡也可能扮演着重要的角色。这部分内容还有待进一步研究。
在经过数十年对生物化学领域内自由基和抗氧化物的探索，在成千上万自愿者的参与下，以及在对临床试验投入大笔的资金后，21世纪的科学终于得出了一个最靠谱的结论：要想健康，每天多吃蔬菜水果——尽管这连小孩子都知道。
参考文献：
[1] http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1532-5415.1972.tb00787.x/abstract
[2] https：//en.wikipedia.org/wiki/Placebo
[3] http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJM199404143301501
[4] http://nutritionreviews.oxfordjournals.org/content/64/10/468.long
[5] http://jnci.oxfordjournals.org/content/88/21/1550.long
[6] http://www.mdpi.com/1422-0067/13/2/2091/htm
[7] http://jnci.oxfordjournals.org/content/99/10/742.full.pdf+html
[8] http://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/1104493
