在癌症發展期間，由於內源性抗氧化劑水平降低，因而產生慢性氧化反應狀態，例如超氧化物歧化酶，穀胱甘肽過氧化物酶；而外源性抗氧化劑有維生素C，E，β-胡蘿蔔素和硒。氧化反應會影響幾種癌細胞功能，包括增殖，遺傳不穩定性和突變，癌細胞對抗癌製劑的敏感性改變，侵襲和轉移。

氧化自由基會增加血管生成因子、介白素-8和血管內皮生長因子的產生，以及基質金屬蛋白酶-1的分泌;因此，氧化反應會導致腫瘤血管生成。在一項膀胱癌患者的研究中，由於抗氧化劑維生素和酶水平的降低，觀察到氧化還原失衡與膀胱癌疾病的等級和階段相關。

化學、放射治療期間氧化反應增加，並導致影響患者生活品質的二次效應。因此，在癌症預防和治療中已經提出抗氧化劑是當補充作為預防劑，並且它們還可以減弱癌症治療的二次效果，並改善患者的生活品量。

儘管如此，由於一些臨床試驗報告，出現了有利於或反對在癌症治療期間使用抗氧化劑的不同結果，因此”對於癌症治療可以服用抗氧化劑嗎?”存在很大爭議。

一項隨機臨床試驗，分析了抗氧化劑對診斷為子宮頸癌和接受放化療患者的影響。實驗組是接受抗氧化劑（維生素C和E各200IU，β-胡蘿蔔素4.8mg，硒15mg），為期6週，對照組則只給予安慰劑。雖然在脂質氧化損傷分析中未觀察到兩組之間有顯著差異，但是接受抗氧化劑組的血紅素呈現穩定，患者的生品質量也較為改善。另一項重要發現是，儘管患者能量的消耗超過了推薦量，但僅僅通過飲食補充是無法達到體內對抗氧化劑的需求。

不支持癌症治療可以服用抗氧化劑的研究部分如下:

一項研究分析了抗氧化劑補充劑對預防化療藥物順鉑治療子宮頸癌患者的腎毒性影響。抗氧化劑補充劑中含有4.8毫克β-胡蘿蔔素，200毫克維生素C、200微克維生素E、50微克硒和15毫克鋅。與接受安慰劑的對照患者相比，並未發現腎毒性影響有差異的情形。該研究結果告訴我們，抗氧化劑的補充可能無法預防順鉑藥物副作用中的腎毒性。

2016年ESPEN提出一項薈萃分析，分析了230,000名癌症患者，當中報告了使用β-胡蘿蔔素、維生素A或維生素E補充劑，反而增加了死亡率。另一方面，在50歲或以上的男性中，在10年內皆有每日補充400 IU的維生素E和500 mg的維生素C，對短期或長期的癌症發病率並沒有影響。此外，長期補充400 IU的維生素E和200μg的硒，對攝護腺癌的發病率沒有預防效果。

在抗氧化劑中，多酚算是相當廣泛研究。流行病學研究發現，經常食用富含多酚的食物可以降低患癌症的風險。近年研究鄭證明，由於多酚對細胞氧化還原調節有獨特的雙重作用，通常存在於食品和藥用植物中會有多種酚類化合物可以發揮預防癌症和抗癌作用。

促進了抗氧化作用，導致在正常細胞中發揮預防致癌的作用，並且在癌細胞中，它們發揮有利於癌細胞死亡的促氧化作用，這些促氧化作用的一些機制取決於高濃度的抗氧化劑、pH值的升高和過渡金屬的存在;其機制包括銅離子暫時性減少、活性氧的產生，以及穀胱甘肽和穀胱甘肽S-轉移酶功能的改變。抗氧化多酚的化學預防癌症作用，與它們預防或減少由氧化反應所引起的細胞損傷的能力有關，以及與其透過誘導編碼解毒酶的基因的表達等的關係。然而，儘管一些臨床前研究發現部分抗氧化劑，包括硒，維生素E和C以及β-胡蘿蔔素等，具有抗癌的潛在活性，但大多數臨床試驗尚未能夠證明抗氧化劑補充劑可顯著降低癌症風險。

此外，2016年ESPEN指南中報告的薈萃分析，分析了230,000名癌症患者，並報告使用β-胡蘿蔔素，維生素A或維生素E補充劑增加了死亡率。另一方面，在50歲或以上的男性中，在10年內補充400 IU的維生素E和500 mg的維生素C，對短期或長期的癌症發病率沒有影響。此外，長期補充400 IU的維生素E和200μg的硒對前列腺癌的發病率沒有有益的影響。

多酚類，例如來自綠茶的表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）、薑黃素和白藜蘆醇，可以增加癌細胞中過氧化氫物的水平，促進癌細胞凋亡，並促進癌細胞的自噬。也可以透過這種效果來減輕藥理學治療的氧化壓力。多酚對癌細胞的細胞毒殺作用涉及不同的機制，包括DNA的損傷，nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶)的激活、粒線體功能障礙和癌細胞凋亡，抑制癌細胞抗氧化的防禦作用以及與金屬離子的相互作用。由於多酚可以因為作用之正常細胞與癌細胞之標的不同，分別作為抗氧化劑或促氧化劑，它們與常規化學療法或放射療法一起使用作為，反而有利於癌細胞選擇性死亡，降低治療抗藥性的發生和預防有害副作用。

根據目前臨床試驗的結果，建議癌症患者遵循飲食當中，多攝取包括富含抗氧化劑和多酚的食物。 在放射或化療治療期間，沒有證據建議使用含維生素E，維生素C，β-胡蘿蔔素，硒和鋅等抗氧化劑的保健食品。 除非有營養物質缺乏，否則不建議使用高劑量維生素A，維生素E和β-胡蘿蔔素的補充劑。 由於含多酚的保健食品具有促氧化作用，因此不建議使用含有多酚的保健食品，但肯定會建議攝入富含多酚的食物。

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