2015年4月25日 星期六

早衰症在雲霄飛車上的同伴:類早老症(Cockayne syndrome)

上次我們在本版介紹過早衰症(Hutchinson-Gilford progeria syndrome),那是因為負責維持細胞核形狀的基因lamin A出了問題,造成細胞因為細胞核形狀無法維持提早死亡而產生的加速老化。

今天有個新聞提到「類早老症」。這就讓筆者想到,究竟類早老症與早衰症是否是一樣的疾病呢?

於是筆者搜尋了一下資料,發現類早老症又名柯凱因氏症候群(Cockayne syndrome),雖然一樣是加速衰老,但損害的基因不同。

跟類早老症有關的基因有兩個,一個稱為ERCC6,另一個稱為ERCC8,都是與基因體修復相關的基因。這兩個基因缺損會造成損壞的基因體無法被修復。

基因體為什麼會損壞呢?雖然我們的基因體躲在細胞核裡,但是環境中有很多有毒的物質,還有太陽光的紫外線都會引起基因體的損害。一旦基因發生了損害,細胞就必需要修復它;負責修復它的基因很多,包括了ERCC6與ERCC8。這兩個基因詳細的功能未知,但發生缺損時,少了它們就會使得受損的基因體無法修復。而且,目前許多研究都發現,這兩個基因與基因的表現也有關,於是當他們發生缺損時,也會使得基因的表現受到阻礙。

類早老症的患者大多數在一兩歲時出現症狀(其中有一型會在出生時就被發現...筆者按,難道這是班傑明的奇幻旅程的發想?),包括生長遲緩、小頭症、神經系統發育障礙,由於患者無法修復基因體,造成他們非常容易曬傷,即使是小量的日光暴露都會造成曬傷的發生。其他的症狀包括耳聾、眼睛發育不正常、嚴重的蛀牙、骨骼發育不正常等。

玟妤。圖片來源:中時電子報

跟早衰症一樣,類早老症也是罕見疾病,在歐美的發生率大約是百萬分之二(比早衰症稍高)。以這樣低的發生率,在台灣的玟妤(如上圖)可能是唯一的一個案例。不過,與早衰症不同的是,類早老症是隱性遺傳,所以患者的父母如果要再生育,最好是作基因篩檢以確定未來孩子不會又是類早老症。

玟妤在兩歲時發現異常,目前13歲,已經失去聽覺與視覺;雖然新聞報導都喜歡用「衰老的速度是一般人的N倍」這類的名詞來形容早衰症或類早老症的患者,但其實他們都是加速衰老,在人生的路途上,尚未看盡名花,便已經走向終點。

參考文獻:

U.S. National Library of Medicine. Cockayne syndrome, ERCC6, ERCC8.

2015/4/25. 13歲女如9旬嬤 慶生會媽哭了。中時電子報。

2015年4月21日 星期二

170年的老香檳酒(Champagne)

2010年由芬蘭附近的海域打撈的沈船中發現了168瓶香檳酒。

圖片來源:Visit Aland
這些老酒雖然標籤已經消失了,但由於軟木塞上的蝕刻仍在,使得科學家們不但知道這些酒來自於法國的Veuve Clicquot Ponsardin酒廠,還可以比較老酒與新酒。

圖片來源:C&EN
首先會讓大家很驚訝的,應該是這些老酒有15%的糖!是的,當時的人喜歡他們的酒甜甜的,而當時的俄國人更誇張,他們喜歡加30%的糖在他們的酒裡。也就是因為當時俄國人喜歡更甜的酒,因此科學家們認為,這些酒應該不是要運去俄國的。研究團隊認為這些糖應該是酒廠加進去的,因為天然的葡萄汁不會有這麼多糖;而參考當時的釀造技術,以及糠醛化合物(furfuural derivatives)存在於這些老酒之中的事實,研究團隊認為加進這些葡萄酒的應該不是蔗糖(sucrose),而是濃縮的葡萄汁。為什麼這麼說呢?因為當葡萄汁被緩慢加熱濃縮時,會因為梅勒反應(Maillard reaction)而產生糠醛化合物。

糠醛。圖片來源:wiki


另外,這些老酒裡面有很多的氯離子、鈉離子。原本以為這些氯與鈉可能來自於海水,但後來科學家們意識到,這些氯與鈉應該是來自於膠原蛋白(gelatin)。當時的釀酒技術已經知道要在酒裡面加入膠原蛋白以防止酒液變得混濁;現在製酒也會加入膠原蛋白,但因為技術進步,所以膠原蛋白的雜質減少,就看不到那麼多氯與鈉了。

而鐵與鉛又是哪裡來的呢?科學家們認為,應該是來自於釀酒的桶子。由於現代釀酒的設備使用不鏽鋼,所以就沒有這樣多的鐵與鉛了。至於銅與砷呢?應該是來自於當時種葡萄使用的殺蟲劑。

講了那麼多,讀者可能最感興趣的事情是:這酒還能喝嗎?好喝嗎?

根據研究團隊的說法,這酒應該他是生平喝過最好的香檳酒。不過,因為大部份都要留下來做分析,所以研究團隊只喝了100微升(micro-liter),哈哈。

雖然他們只喝了一點點,但是2010年找到那艘沈船的團隊,聽說可是喝了一整瓶喔!

參考文獻:

Sarah Everts. 2015/4/20. 170-Year-Old Champagne Cache Analyzed. C&EN

2015年4月18日 星期六

【九大劇毒】孔雀膽其實跟孔雀無關?!

武俠小說裡的九大劇毒,其中的「孔雀膽」也很令人好奇。畢竟熊膽、牛膽都可以入藥,為什麼孔雀膽就有毒呢?

查了一下資料,發現「孔雀膽」其實是無毒的,可能也可以入藥。武俠小說中的「孔雀膽」可能是南方大斑蝥(blister beetle,蝥音毛)。

斑蝥(如下圖)我們上次介紹大鴇的時候有提過,這類的甲蟲含有斑蝥素(cantharidin),接觸到會產生皮膚炎,因此被稱為blister beetles。全世界這類的甲蟲約有七千五百種,其中最有名的應該就是西班牙蒼蠅(Lytta vesicatoria,Spanish fly)。

圖片來源:wiki
對「西班牙蒼蠅」驅之若鶩的朋友們,如果知道其實西班牙蒼蠅很可能就是傳說中的孔雀膽,大概會吃不下吧?!

斑蝥素在小鼠的LD50是每公斤體重1毫克,跟箭毒木每公斤體重0.1毫克比起來差了10倍,以現代的眼光來看,應該稱不上什麼九大劇毒吧...

參考文獻:

Andreas Vilcinskas. Insect Biotechnology. Google Books.

2015年4月16日 星期四

都市的微生物地圖

一個都市能有多少種細菌?在Jared Diamond的「槍砲、病菌與鋼鐵」中提到,群聚生活是細菌的溫床。事實上,我們身上的細菌總數,是我們身上細胞的十倍。而這些細菌,每天被我們帶來帶去,當我們說話、咳嗽、打噴嚏、抓頭、搔癢、甚至呼吸,都會將他們送出體外,降落在我們周遭的環境中;而我們碰觸周圍的事物,也會將環境中的微生物帶到自己身上。根據美國能源局的研究,當我們住到飯店裡,我們身上的細菌只需要六小時就可以佔領飯店的房間。

最近,康乃爾大學的研究團隊,針對整個紐約的地鐵站、以及史坦頓島鐵路(Staten Island Railway),以及Gowanus 運河與四個公園,與一個受到珊迪颶風侵襲後尚未開放的地鐵站進行大規模的「微生物普查」。他們為此還開發了一個App,以便讓每位進行普查的志工學生與研究生可以在進行拭子測試(Swab test)後,即時記錄下地點、時間、進行人員以及拍照。由於拿著棉花棒在地鐵車廂、車站內部擦呀擦的,看起來實在蠻可疑的;他們的學生志工不只一次被地鐵警察護送出站。

不過,他們還是完成了。整個紐約最多的生物是什麼呢?

答案是:不明生物(unknown organism),佔總體的48.3%。這個結果其實並不令人訝異,2013年的研究發現,紐約的空氣中,有25%-62%的DNA來自於未知生物。

除掉這些以後,細菌佔最多(46.93%);其中第一名的生物是:假單胞菌屬的Pseudomonas stutezi

假單胞菌。(圖片中為綠膿桿菌Pseudomonas aeruginosa
圖片來源:wiki
其次是腸桿菌屬(Enterobacter)與寡養單胞菌屬(Stenotrophomonas)這兩屬的細菌。不意外的,出入的人越多的點,細菌的種類就越多;其中時代廣場站(Times Square)與中央車站(Grand Central)居冠。而所有在這些點找到的細菌,如果人類微生物體計畫(Human Microbiome Project)中的資料比對,會發現若以來自人身上的細菌來分,大致上來自幾個部位:皮膚、腸道與泌尿道。當然,由於我們每小時要掉落一百五十萬個皮膚細胞(不要擔心,他們是死的),所以皮膚的細菌(主要是金黃葡萄球菌Staphylococcus aureus)是第一名!

紐約的地下道也有找到病毒,約佔總體量的0.032%。不過,如果您以為最多的是感冒病毒,那您就錯了。最多的是噬菌體(bacteriophage),想想也頗合理,既然有這麼多細菌,吃細菌的生物不在反而很奇怪了。最多的噬菌體是phiX174(ΦX174),他們以腸桿菌屬的細菌為食。

phiX174。圖片來源:wiki
真核生物的第一名是地中海實蠅(Ceratitis capitata)與山松甲蟲(Dendroctonus ponderosae),不過研究團隊認為,由於蟑螂在NCBI資料庫中沒有序列的資料,所以山松甲蟲的序列或許是蟑螂。當然,人的序列也很多,佔真核生物的第四名。

地中海實蠅。圖片來源:wiki

當然,這麼多的細菌,是否有病原菌呢?研究團隊還是有找到腺鼠疫的病原菌(Yersinia pestis)與炭疽病的病原菌(Bacillus anthracis)。總體來說,大約只有12%的細菌具有致病性,大部分存在於地鐵的細菌,若不是不具有致病性(57%),否則就是只對於免疫功能不良的人有害(31%)。

比較令人擔心的是,研究團隊在28%的地點找到抗藥性細菌,其中還有找到具有多重抗藥性菌株的例子。

至於那個在珊迪颶風後就不再使用的地鐵站呢?由於沒有人進入,研究團隊在其中找到的都是生活在海洋中的細菌。

為什麼要建立都市的微生物地圖?除了單純的科學上的好奇心以外,了解都市中的微生物分佈,長期下去或許也可以幫助我們了解都市的衛生狀況,或許也能幫助預防疾病散播。當然,雖然在幾個點找到了腺鼠疫與炭疽病的病原菌,但在測定的時間內並沒有這些疾病產生,這也幫助我們了解到:瘟疫的產生,並不是只要有幾隻細菌存在就會發生了。

本文版權為台大科教中心擁有,需經同意始可轉載)

參考文獻:

Christopher E. Mason et. al. 2015. Geospatial Resolution of Human and Bacterial Diversity with City-Scale Metagenomics. Cell Systems. 1:1-15. http://dx.doi.org/10.1016/j.cels.2015.01.001

2015年4月13日 星期一

為什麼越抓越癢?

夏天到了,那些嗡嗡叫的小昆蟲又要來強迫我們捐血了!有些人被咬了以後只有一個小紅點,有些人卻會腫一包、還會開始發癢(筆者就是)。

為什麼癢的地方越抓越癢?
圖片來源:老葉

會發癢的朋友們應該都有這個經驗,就是越抓越癢。為什麼抓癢反而不能止癢呢?

其實在2009年之前,科學界們一直認為癢跟痛是一樣的感覺,只是程度不同;但是在2009年華盛頓大學(Washington University)的Zhou-Feng Chen博士領導的研究團隊在老鼠發現了癢的受器,於是癢這個感覺正式獨立。

不過,雖然癢跟痛使用不同的受器,但是他們共用相同的腦區。也就是因為他們共用相同的腦區,當痛覺產生時,癢覺就會被抑制;所以抓可以暫時止癢。因為抓所產生的是「痛」,於是癢覺便被抑制了。

不過,華盛頓大學的研究團隊最近發現,為什麼我們會越抓越癢呢?原來是因為抓的時候同時也分泌了血清素(serotonin)。

血清素有止痛的作用,所以抓癢時不會感到痛,而刺激了痛覺接受器又可以暫時止癢,所以抓癢可以帶來好~舒~服的感覺喔!當然,如果抓破皮以後,帶來的痛覺就沒有那麼容易消除了...

那麼,血清素為什麼會讓我們越抓越癢呢?原來是因為血清素分泌了以後,活化的受器接著又去活化兩種受器:一種(5-HT1A)可以止痛,另一種(GRP 受器)卻會讓我們覺得更癢。而血清素只會與止痛的受器結合來達成止痛的效果,另一個受器就這樣被活化,然後...我們就覺得越抓越癢了!

所以,下次有癢癢的狀況時,要克制一下喔!因為我們真的會越抓越癢呢!

參考文獻:

Zhong-Qiu Zhao. 2014. Descending Control of Itch Transmission by the Serotonergic System via 5-HT1A-Facilitated GRP-GRPR Signaling. 84(4):821–834.

2015年4月7日 星期二

在美國有一成在網路上販售的人乳摻雜牛奶

圖片來源:wiki

不知道從何時開始,社會上有一股「親餵」風潮。簡單來說,就是要小寶寶吃媽媽的奶。但是,早產兒媽媽常會有乳汁分泌不足的問題;而有些媽媽本來乳汁就分泌得不夠。在這樣的狀況下還要吃人乳,要這些媽媽們怎麼辦呢?於是,有些媽媽會透過親朋好友,聯絡上分泌足夠母乳的媽媽來取得母乳;而有些媽媽則會「買」母乳。

筆者不知道「買」母乳這種行為,在台灣是否真的在發生,但是在美國,有些媽媽的確會透過一些乳汁分享的網站販售自己的母乳。雖然美國的食藥署(Food and Drug Administration)反對這種行為,但好像也沒有怎麼抓。

不過,最近一項在美國進行的研究發現,在網路上販售的母乳,大約有一成摻雜了牛奶。而且摻雜的量已經多到不可能是「不小心」污染的。

由俄亥俄州的國家兒童醫院(Nationwide Children’s Hospital)以及辛辛那提兒童醫學中心(Cincinnati Children’s Hospital Medical Center)組成的研究團隊,在網路上買了102份母乳後,以real-time PCR技術放大牛以及人的粒線體基因:NADH dehydrogenase第五個次單元。NADH dehydrogenase為電子傳遞鏈的第一個蛋白質複合體(見下圖)。挑選粒線體基因的目的,應該是想要確認的確(曾)有該動物的活細胞存在於乳汁中;另外,由於每個細胞裡面都有不只一個粒線體,但每個細胞只有一個細胞核,因此對於鑑定摻混的樣品,放大粒線體基因,相比於放大細胞核的基因來說,是更好用的鑑定指標。

電子傳遞鏈。上左二或下右一即為NADH dehydrogenase。
圖片來源:wiki

結果發現,在102份母乳中,其中有11份驗出牛的基因。研究人員以不同倍數的人乳摻雜牛乳,與這些有問題的乳汁一起進行real-time PCR;結果發現,在這11份問題乳汁中,其中有10份至少摻雜了一成的牛乳,顯示了並非「不小心」加進去的。

對於這個研究結果,醫師們提醒想要(在網路上)購買母乳的媽媽們,最好還是跟小兒科醫師討論過再說。如果可以找認識的人、或是有可靠的來源,會比盲目地在網路上購買要安全得多。

親餵當然有很多好處,不過對於乳汁不足的母親來說,若是一味地強調親餵,是否會對媽媽的心理造成更多壓力?再者,雖然現在很多工作場所已經設立了哺/集乳室,但是並非都那麼方便使用,也不是每個工作都真的允許媽媽幾小時消失一次去擠奶。或許在推廣親餵的時候,更應該作的是了解個別的準媽媽的工作狀況,而不是把「親餵」當作一種非要遵守的金科玉律不可。

參考文獻:

S.A.Keim et. al. 2015. Cow’s Milk Contamination of Human Milk Purchased via the Internet. PEDIATRICS 135(5):DOI: 10.1542/peds.2014-3554

2015年4月5日 星期日

坐著雲霄飛車往生命的終點的罕病:早衰症

圖片來源:Buzz60
昨天有一則新聞提到,英國的一位少女奧金尼斯(Hayley Okines,見上圖)因罹患罕見遺傳疾病早衰症,衰老速度比一般人快8倍。她的母親昨天說,奧金尼斯在她懷中嚥下最後一口氣,走完17年人生。

早衰症的全名是Hutchinson-Gilford progeria syndrome,患者出生時正常,但在嬰兒時期就開始出現發育不良、眼睛突出、尖鼻、薄唇、招風耳等面相。同時,皮下脂肪變少、皮膚變得像老人一樣、關節出現問題等等。

但一切都是因為一個基因LMNA,它負責產生lamin A這個蛋白質。lamin A負責維持細胞核的形狀,早衰症患者因為只有不正常的LMNA基因(LMNA基因的第1824個鹼基由胞嘧啶變為胸腺嘧啶,簡稱為C1824T突變,使lamin A蛋白少了50個氨基酸),使得細胞核形狀無法維持,造成細胞提早死亡。

早衰症是顯性遺傳,也就是說只要兩條染色體裡面的其中一條的LMNA基因出現問題,就會得到早衰症(筆者按:這應該是所謂的dominant-negative性狀,即損壞的蛋白質不僅失去正常的功能,還會把正常的那個蛋白質也一起拖下水)。

這個疾病讓筆者想到「班傑明的奇幻旅程」,但班傑明是以小老頭的形貌出生,然後慢慢變成中年、青年、少年、嬰兒。不正常的老化過程總是會引人注目,幸好早衰症的發生率極低(四百萬分之一),全世界目前有記載的病歷大約只有130人左右。

參考文獻:

July 2007. Hutchinson-Gilford progeria syndrome. National Library of Medicine.
August 2013. LMNA. National Library of Medicine.