手搖飲店充斥大街小巷，人手一杯含糖飲料，成為台灣街頭的日常風景。過量的糖分攝取已經被國內外證實與多項疾病息息相關，基因體研究中心由李文華院士和胡春美助研究員領導的研究團隊，曾於2019年細胞代謝期刊發表，胰臟細胞處於高糖環境，容易引發DNA損傷而造成致癌KRAS基因的突變，進而啟動癌化（研究報導：保護您的胰臟，要「少糖」！）。
現在經由動物實驗，研究團隊直接證實高糖飲食習慣容易在胰臟造成糖代謝異常，是引發胰臟組織DNA損傷的關鍵原因。除此之外，他們進一步證實乙醯葡萄糖胺(GlcNAc)會在各組織造成DNA損傷，此作用機制和高糖在胰臟中造成DNA損傷的路徑相似，一樣是藉由增加蛋白O-連結乙醯葡萄氨糖化(O-GlcNAcylation)和導致細胞內dNTP減少，使得在DNA複製和修復過程中原料不足而增加損傷。這項研究成果即將發表在American Journal Cancer Research期刊。
WHO建議成年人每天的糖類攝取最好不要超過50公克，西式飲食習慣一向以高油高糖著稱。以美國為例，成年男性的糖攝取每天高達120公克，遠遠超過WHO的建議量兩倍。而在繁忙午後，習慣合購來杯沁涼含糖飲料的台灣，情況又是如何？根據2019年CMISI公司手搖飲料調查數據顯示，台灣20-30歲區間，有超過30%以上的人，每天至少喝一杯手搖杯，市售常見的茶飲，420毫升全糖一杯即含有44公克以上的糖！
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| CMISI公司市調：20-30歲有30%以上每天至少一杯手搖飲 |
為了觀察糖對於胰臟組織直接的影響，並且考量糖的溶解度與小鼠的耐受性，研究人員以60公斤的成人、每天攝取73公克的糖（約是1.6杯中杯全糖飲料的含糖量）作為基準，將糖份攝取量按照體重和代謝率等比例換算，利用管餵的方式給予老鼠不同的糖水，分別為葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)或是蔗糖(sucrose)，每公斤老鼠每日飲用15g的糖水，連續七天。之後採集來自胰臟、肝臟、肺臟、腎臟、大腸和腦這六個部位的細胞組織，觀察高糖飲食對於活體細胞造成的影響。
博士班研究生許淵聖表示，從組織免疫染色的結果發現，相較於只有餵食白開水的控制組老鼠，餵食糖水的實驗組老鼠，其胰臟組織出現4倍以上的DNA損傷(DNA damage)，其他器官組織的DNA損傷則沒有那麼明顯。
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| γH2AX組織免疫染色顯示，高糖飲食容易增加老鼠胰臟組織DNA損傷 |
根據團隊之前的研究，葡萄糖引發的胰臟DNA損傷是由細胞內蛋白O-連結乙醯葡萄氨糖化(O-GlcNAcylation)增加所引起的，這次的動物實驗得到了確切的數據支持，並且找到了胰臟細胞容易受過量糖攝取影響的原因。
研究人員對比來自六個器官的組織，發現胰臟有兩個酵素表現特別突出，分別是谷氨酰胺6-磷酸果糖轉移酶(GFAT1)和磷酸果糖激酶(PFK)。和其他器官的組織相比，胰臟GFAT1表現量高／活性高和PFK表現量低／活性低，也就是GFAT/PFK活性比例遠高於組織，使得胰臟可將更多的糖代謝成UDP-GlcNAc，它會促進O-連結乙醯葡萄氨糖化，進而降低酵素RNR（核糖核苷酸還原酶）的活性，阻礙修補細胞原料dNTP的生成，供需失衡導致DNA損傷。
在糖代謝路徑中，UDP-GlcNAc是促進蛋白質O-連結乙醯葡萄胺糖化的關鍵。為了證實UDP-GlcNAc的增加就是造成DNA損傷的主因，研究團隊利用高劑量乙醯葡萄醣胺(GlcNAc)增加特組織內UDP-GlcNAc，和高劑量葡萄糖兩者進行比較。同樣連續餵食小鼠七天。意外發現乙醯葡萄糖胺餵食組與葡萄糖組出現不同的結果，不僅胰臟，甚至連肝臟組織，肺臟、腎臟、大腸和腦等組織，都出現了DNA損傷。
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| 葡萄糖和乙醯葡萄糖胺造成DNA損傷的作用路徑 |
研究團隊也長期餵食小鼠人可能食用的劑量和甚至是10倍的高劑量，發現60天長期餵食下，胰臟組織、肺臟和大腸組織在食用劑量下可見增加DNA 損傷；而在高10倍的劑量下，所有監測的組織，包含胰臟、肝臟、肺臟、腎臟、大腸和腦的DNA損傷也都有增加，顯示乙醯葡萄糖胺對老鼠造成的DNA傷害是全面性的，影響層面擴及各項器官，需要更多的研究來確保其安全性與適用性。
研究團隊推測，乙醯葡萄糖胺代謝和糖略有不同，不受PFK和GFAT1比例箝制，可以直接轉換成UDP-GlcNAc，引發較多的O-連結乙醯葡萄氨糖化現象，才會產生各器官的DNA損傷。
此外，研究人員也找到補救的方法，一旦加入O-連結乙醯葡萄氨糖化路徑的阻斷劑OSMI-1，抑或是添加去氧核苷(dN)，補充缺失的dNTP，這兩種方法都能夠逆轉乙醯葡萄糖胺引起的DNA損傷，顯示其作用機制和高糖在胰臟中的作用相似。
總結以上，胡春美老師建議，一天手搖飲的量不要超過一杯中杯全糖。她表示，雖然糖和乙醯葡萄糖胺對於DNA的損傷並非立即可見，但是對於人體的損害卻是難以修復，長期累積下來，容易大幅提高癌症和其他疾病的發生率與風險。
論文全文”Differential effects of glucose and N-acetylglucosamine on genome instability”，可於期刊網站查閱：https://e-century.us/files/ajcr/12/4/ajcr0142180.pdf