科普丨深度防曬秘密武器:咖啡

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夏季艷陽來到,你的防曬準備好了嗎?

越來越多醫學研究證實,咖啡中的有機化合物,是非常有效的深度防曬物質。

它們能對抗中波紫外線UVB引發的皮膚光損傷,降低皮膚癌發生風險,並能對抗氧化炎症導致的皮膚老化問題。

如果你還沒聽過咖啡的防曬醫學理論,今天的"咖啡科普系列",就帶您走訪各大醫學期刊論文,聽聽科學家怎麼看咖啡在皮膚醫學的抗光損特性。

臭氧層破壞,皮膚光損率大增

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圖說:臭氧層破洞導致紫外線高量入侵地球


臭氧層(Ozone Layer)位於大氣層的平流層,主要作用是吸收阻擋對生物有害的紫外線(UVB+UVC),保護地球。

然而自1970年來,臭氧層開始以每十年4%的速度遞減,在兩極的部分季節,遞減率更快。

臭氧層破洞現象(Ozone Depletion)導致更多量的中波紫外線UVB(波長介於280~320奈米)抵達地球,引發了皮膚的燒燙傷等光損現象。

對皮膚來說,長波紫外線UVA的危害主要是造成皮膚的斑點,但是中波紫外線UVB的危害對人體更甚,因為它會誘發表皮細胞癌變。

隨著愈來愈多的UVB入侵地球,全球皮膚癌人口增加,目前已佔全球癌症總數四成,皮膚癌成了最常見的癌症疾病。

八成皮膚癌因UVB光損誘發

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圖說:陽光中的中波長紫外線-UVB,是導致曬傷元兇


常見的皮膚癌有基底細胞癌 (Basal Cell Carcinoma),鱗狀細胞癌 (Squamous Cell Carcinoma)和黑色素瘤(Melanoma),這些都涉及到偶然或長期曬太陽。

其中基底細胞癌 (BCC) ,根據美國癌症協會資料統計,約佔所有皮膚癌病例80%,是目前最常見的皮膚癌症,BBC發生的主要環境因素,就是長期暴露於UVB輻射中。

 

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圖說:UVB會引起皮膚紅、腫、熱、痛的曬傷反應


基底細胞癌(BCC)也是亞洲人最常見的皮膚癌種類,無論患者皮膚的色素如何,超過90%的BCC長在太陽曬到的部位,例如面部和頸部。

UVB誘導的表皮細胞DNA損傷,在皮膚癌的起始階段起著關鍵作用。當受損細胞未被細胞凋亡消除時,DNA損傷表達其突變特性,導致原癌基因的啟動,或腫瘤抑制基因的失活。

因此如何對抗皮膚發生UVB光損傷,變成防曬醫學中最看重的課題。

咖啡因→阻止受損細胞癌變
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圖說:咖啡因被證實對人體皮膚具有防癌變的抗光損機制


數個醫學研究證據顯示,咖啡因具有優良的抗曬傷能力,可預防UVB輻射導致的皮膚癌變。

一篇發表在《美國國家科學院院刊》上研究論文提出,咖啡因可以使受UVB照射損傷的細胞容易死亡,從而防止受損細胞癌變。

這是由RUTGERS羅特格斯大學化學生物學教授Allan Conney與華盛頓大學研究人員進行的合作案。

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圖說:咖啡因(Caffeine)幫助受光損的皮膚細胞啟動細胞凋亡機制


暴露於陽光中波紫外線UVB的人體角質形成細胞(Human Keratinocytes,HKC),會啟動細胞中的ATR-Chk1途徑, 細胞中的DNA受損,導致DNA複製不完全。

Conney的研究團隊發現,皮膚中有種> 300kDa的大蛋白質酶ATR,它在基因中扮演檢查點作用,這些檢查點感應到DNA損傷後,會誘導細胞週期停滯,允許受損細胞存活,不進入凋亡程序。

而這個DNA受損的細胞,因為凋亡程序停止,細胞發生突變,誘導了非黑色素瘤皮膚癌。

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圖說: ATR是DNA啟動的p53激酶,a圖的咖啡因抑制了ATR活性


不過Conney等科學家研究發現,咖啡因能通過ATR抑制途徑(ATR-Chk1 pathway inhibition),選擇性的增強已受損的皮膚細胞,啟動細胞凋亡(Apoptosis)程序

這是因為ATR對咖啡因敏感,咖啡因能阻斷ATR的活性,從而攔截受損細胞繼續存活的指令。因此咖啡因讓受損細胞啟動自然凋亡,不給它癌變機會。

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圖說:UVB會誘導皮膚產生CPDs形式的 DNA損傷


2013年另篇發表於《frontiers腫瘤醫學雜誌》研究提出,皮膚因UVB輻射導致的DNA分子缺陷損傷,大多是以三種型式存在(64PPs嘧啶酮光產物, 6-4嘧啶,CPDs環丁烷嘧啶二聚體)。

其中,CPDs的發生是最常見的缺陷,也是導致細胞突變為癌細胞的主因。但咖啡因卻能抑制小鼠表皮細胞內CPDs的形成,從而防止曬傷病灶發生。

咖啡酸→阻擋發炎因子產生

除了咖啡因具有攔阻UVB導致的DNV損傷保護作用,科學家也針對咖啡中其他物質在對抗UVB光損害的成效,進行研究。其中咖啡酸(Caffeic acid)被發現可以抑制致癌物質COX-2發炎因子的產生。

咖啡酸是咖啡中的酚類化合物,在咖啡中,每100毫升的咖啡液約含0.03毫克咖啡酸。

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圖說:咖啡酸分子化學結構圖


2009年,發表於知名牛津學術期刊《致癌因子》的一篇癌症研究發現咖啡酸可通過阻斷Fyn激酶活性,來抑制UVB誘導的COX-2表達。

COX-2是前列腺素合成過程中的關鍵酶,已證實與人體炎症反應(Infammation)及腫瘤發展有關。

COX-2負責腫瘤細胞的增殖轉化(cell proloferation),促進腫瘤浸潤轉移(Migration),負責誘導腫瘤血管新生(angiogenesis),和提升腫瘤侵襲性(invasiveness)。很多惡性腫瘤組織中均可檢測到COX-2的過度表達。

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圖說: COX-2與腫瘤發生過程密切相關

 


COX-2 在大多數身體組織中,被種胞外刺激誘導表達。而紫外線(特別是UVB的光刺激),就是一個常見的胞外刺激因素。

過量的UVB照射,會誘導皮膚細胞內發炎因子COX-2的形成。

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圖說: UVB照射引發皮膚發炎反應


科學家的研究發現,咖啡酸通過抑制啟動蛋白-1(AP-1)和核因子-κB轉錄活性,更有效地誘導COX-2表達下調。咖啡酸抑制Fyn激酶活性,隨後阻斷下游絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)。

Fyn具有致癌潛力,並參與致癌過程,包括皮膚癌的發展。這結果表明咖啡酸可作為對抗皮膚癌的有效化學預防劑。

綠原酸→清除細胞氧化壓力

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圖說: UVA穿透皮膚屏障,對錶皮細胞造成氧化應激壓力


除了酚類化合物的咖啡酸可以對抗UVB,另一個咖啡中常見的酯類化合物-綠原酸(CGA,Chlorogenic Acid),也被證明有抗光損傷的功效。

綠原酸(CGA),由咖啡酸及奎尼酸酯化而成,常見於許多植物,但含量最豐富的是咖啡。

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圖說:綠原酸CGA化學分子結構圖


2014年,發表在《生物分子療法期刊》的一篇首爾大學的研究論文指出,CGA作為一種多酚類的抗氧化物,能對抗皮膚因為紫外線UVB的光照,引發的氧化應激,避免皮膚細胞的DNV損傷。

當人體的皮膚暴露在紫外線UVB光照下,會產生活性氧物質ROS (Reactive oxygen species),高濃度的ROS會誘導DNA、脂質和蛋白質的氧化損傷,導致皮膚結構發生變化和破壞。

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圖說:UVB光損傷DNA,並導致皮膚內氧化應激ROS壓力


而綠原酸CGA在動物模型中,顯示可以清除UVB光照產生的各類ROS(包含過氧化氫H ,超氧化物陰離子O – 氫氧自由基‧ OH等),吸收UVB範圍(280-320nm)的電磁輻射,保護細胞免受UVB輻射誘導的氧化應激,對皮膚形成光保護。

咖啡因防曬霜提供光損防護網

既然咖啡中有這麼多好物質可以幫助皮膚抵抗UVB導致的癌變,要怎麼使用咖啡來替皮膚建一層抗光損防護網呢?

最簡單的方式,就是使用含咖啡因的防曬霜。

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圖說:使用咖啡因防曬霜降低皮膚癌威脅


隨著愈來愈多關於咖啡因在對抗細胞曬傷受損的研究提出,一些保養品公司已開始在其防曬配方中添加咖啡因成分。

防曬霜是健康護膚程序的重要組成部分!局部施用咖啡因抗曬防癌的各類醫學發現,讓含咖啡因的防曬劑越來越受歡迎。

這個夏天,趕快去找一瓶添加咖啡因的防曬霜來使用,讓你的皮膚表層充滿咖啡因的保護吧! 當然,除了用擦的,喝咖啡亦可獲得更全面且多元的防曬保護。

飲用淺培咖啡,得到更多保護

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圖說:手沖淺培咖啡,可飲用到更多咖啡中抗曬化合物


先前提到,咖啡中的咖啡酸,綠原酸以及咖啡因,能各自在不同層面建構皮膚處於UVB曝曬下的全面防護網。

但是迄今,只見”咖啡因”防曬霜問世。而防曬霜補充不及的地方,抗曬防護仍有缺失。

您不妨在炎炎夏季,選擇飲用淺培咖啡,來攝入足量的咖啡各類有機化合物,給身體建構一個完整的抗光屏障。

為何要淺培?因為綠原酸會因烘培溫度提升而流失。

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圖說:不論哪個品種咖啡豆,烘培溫度愈高,綠原酸流失愈多


在咖啡生豆中,綠原酸含量約佔豆重的6~12%,淺烘咖啡流失40%綠原酸,中烘咖啡流失60%,深培咖啡綠流失100%。

至於咖啡酸與咖啡因,則不受到烘培方式差異影響含量。

因此要想最多量涉入咖啡中的防曬有機化合物,最好是飲用淺培咖啡,這樣看來,意式咖啡不推薦了(除非你用意式淺培豆),手沖咖啡與冰滴咖啡,是較好的選擇,冰滴最好。

每天三杯,降低20%患癌風險

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圖說:日飲三杯以上咖啡,預防皮膚癌


喝多少咖啡才有防護作用? 2012年癌症研究中心發表一項為期20年皮膚癌症與咖啡飲用研究顯示,每日飲用少於一杯含咖啡因咖啡的女性相比,每天飲用超過三杯咖啡的女性患基底細胞癌(BCC)的可能性要低21%。對於男性來說,這種風險降低了10%。

另個在國家癌症研究所雜誌上發表的報告中,美國國家癌症研究所的 Erikka Loftfield及其同事發現,平均每天喝超過4杯咖啡的人患黑素瘤的風險降低20%。

還有一項針對超過90,000名白人女性的臨床研究中,每日喝六杯或更多杯咖啡的女性,非黑色素瘤皮膚癌的患病率下降了30%以上。在那些喝不含咖啡因的咖啡的女性中,咖啡消費與皮膚癌風險降低之間沒有關聯。


不過由於美國食品藥物管理局建議,健康成年人每天400 毫克咖啡因是上限,一杯手沖咖啡的咖啡因含量,對於孕婦來說,咖啡因攝取量不得超過 300 毫克。

一杯手沖阿拉比卡豆咖啡,咖啡豆12g,咖啡因含量約在90毫克,以此來看每日最多三杯是比較安全的建議攝入量。

天氣愈來愈熱了,為了皮膚的健康著想,這個夏季外出時,記得選杯咖啡飲用,給自己做好深度安全防曬吧!

咖啡科普大全,今日就跟您分享到這。下期文章,將和您聊聊咖啡在美容醫學上的應用。

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