2015年6月27日 星期六

老鼠愛作夢?

圖片來源:wiki

人會作夢,老鼠會作夢嗎? 最近英國的UCL(University College London)的研究團隊發現,當老鼠醒著的時候看到食物,但不能到手時,接下來在夢境中他們會先籌畫好路線,等醒來就可以去嘗試。

圖片來源:wiki

我們的腦中有一個構造稱為海馬迴(hippocampus,上圖中粉紅色的部分),它在我們進入一個陌生的環境時,可以幫助我們在腦中畫出一個地圖。近幾年的研究甚至發現,有時海馬迴還可以畫出沒去過的地方的地圖。

究竟海馬迴是如何幫我們畫下地圖的呢? 原來,在我們到一個陌生的地方(A)時,海馬迴的一部份神經細胞(神經細胞群A)會啟動(fire)。當我們往前進到另一個地方(B),海馬迴的另一部份神經細胞(神經細胞群B)又會啟動。下次,當我們再度造訪這裡時,只要到了之前到過的地方,同樣的一群神經細胞又會再度啟動。A地啟動A群、B地啟動B群,一點都不含糊。

而UCL的研究團隊,先讓老鼠探索一個T字路。T字路的兩邊,一邊(A)有食物,另一邊(B)沒有食物,但是通道的開口被隔起來了,所以老鼠只能走到T字路的分叉點,眼巴巴地看著食物但吃不到。

接著,他們讓這些老鼠回去休息一小時,再將它們放回去T字路,這次屏障解除,老鼠可以跑到A點大吃一頓。

整個過程,老鼠的腦活動都被記錄下來。結果發現,老鼠在休息的時候,海馬迴有一群細胞啟動,這群細胞是剛剛在行走T字路時沒有啟動的;而這群細胞在後來休息完畢回到T字路,當他們跑到A點去大吃一頓時,又再度啟動了。

但是,當牠們跑到沒有食物的B點時,海馬迴有另一群細胞啟動,但這群細胞在看得到吃不到的時候、以及在休息的時候,都沒有啟動。

因為老鼠的腦構造與人相似,研究團隊認為,老鼠可能在夢中籌畫好了醒來的時候要怎麼樣去取得食物;他們同時也認為,或許這就是海馬迴受傷的人,為何對未來產生想像會有困難的緣故。

參考文獻:

H Freyja Ólafsdóttir, Caswell Barry, Aman B Saleem, Demis Hassabis, Hugo J Spiers. Hippocampal place cells construct reward related sequences through unexplored space. eLife, 2015; 4 DOI: 10.7554/eLife.06063

2015年6月26日 星期五

被綁架的粒線體

我們總是把細胞中的粒線體想像成一顆顆獨立的胞器,但是科學家們在多年前便已知道,同一細胞中的粒線體們,彼此之間是有聯繫的。在細胞中,粒線體經由膜的連結,構成一個網狀的構造;這樣的構造被稱為「粒線體網絡」(mitochondrial network)。 有意思的是,科學家們發現,在許多種類的癌症細胞中,粒線體網絡不見了。取而代之的是個別的粒線體;這樣的現象稱為「粒線體破碎化」(mitochondrial fragmentation )。粒線體破碎化影響到它本身的功能,造成癌細胞更加依賴醣解作用(glycolysis ),而這樣的癌細胞也被發現是更加惡性的。

粒線體破碎化是怎麼發生的呢?過去的研究發現,在某些癌細胞中的粒線體會加速分裂,導致粒線體破碎化。當癌細胞的粒線體分裂被抑制以後,癌細胞分裂的速度也隨之降低,同時細胞凋亡的速度也上升了。

可是,究竟是什麼導致粒線體加速分裂?讓我們先來看一下下面這個圖:原來粒線體分裂需要Drp1蛋白先被召喚到粒線體膜上,接下來的磷酸化使Drp1組成一個環狀構造,然後環狀構造收縮...粒線體便一分為二了!過去的研究發現,RalGEF-Ral途徑可以經由召喚以及磷酸化(phosphorylation)Drp1蛋白,使粒線體加速分裂。

粒線體分裂的模型。圖片來源:Nature

由於RalGEF-Ral途徑位於Ras蛋白下游,這個發現使得科學家們懷疑,是否這就是癌化的Ras蛋白(oncogenic Ras)之所以以能夠讓癌細胞惡性化的手段之一呢? 

最近,維吉尼亞大學(University of Virginia)的研究團隊發現,原來癌化Ras蛋白真的可以影響粒線體分裂,使得粒線體破碎化;而癌化Ras蛋白就是透過RalGEF-Ral途徑來指揮Drp1的磷酸化。也就是說,當Ras蛋白癌化後,它經由指揮一系列的蛋白質,最後讓Drp1活性上昇(磷酸化);接著粒線體因為加速分裂而失去耗氧代謝方面的功能,產生癌細胞喜愛的環境...於是,癌細胞開始恣意生長,而不幸的病人就糟糕極了!

不過,在所有的癌症裡,Ras蛋白癌化的發生是否是一種非常普遍的現象呢?雖然Ras蛋白癌化在所有的癌症中發生率只有30%;但是在胰臟癌(pancreatic ductal adenocarcinoma)中,Ras蛋白癌化的發生率卻有90%!研究團隊發現,雖然要經由處理癌化的Ras蛋白來治療癌症很困難,但卻可以從Drp1蛋白下手。在大鼠實驗中,研究團隊若將Drp1的表現量降低,便可以使腫瘤的體積與重量都減少;因此,這個發現或許為胰臟癌的治療提供了一線生機,畢竟胰臟癌到目前為止,仍然是五年存活率相對極低的癌症呢!

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參考文獻:

2015/4/6. Common cancers highjack powerhouses of cells. Science Daily.

Jennifer A. Kashatus et al. 2015. Erk2 Phosphorylation of Drp1 Promotes Mitochondrial Fission and MAPK-Driven Tumor Growth. Molecular Cell,57:537-551.

2015年6月25日 星期四

牙齒怎麼來的?

超過98%的脊椎動物有牙齒,但是最早的脊椎動物(像文昌魚的魚類)是沒有牙齒的。

所以,牙齒是怎麼產生的呢?

荷蘭與英國的研究團隊,在以瑞士Swiss Light Source at the Paul Scherrer Institut的高能量X光研究Romundina stellina這種魚的齒盤(tooth plate)後發現,最原始的牙齒可能是由魚鱗演化產生的。
圖片來源:Science Daily

這塊齒盤被跟其他的化石放在一起超過40年,直到Martin Rücklin與Philip Donoghue重新發現了它並加以研究。 當然,這還需要更多的研究證據來證實。

參考文獻:

Martin Rücklin, Philip C. J. Donoghue. 2015. Romundina and the evolutionary origin of teeth. Biology Letters.

果汁不能用來解渴

天天一杯西瓜汁 55歲婦人血糖飆升腦中風 
東森新聞 – 2015年6月24日 下午2:00 

夏天來一杯西瓜汁清涼消暑,但桃園有一名55歲的婦人,原本就有高血壓和腦部微出血的病史,卻還每天都打一杯西瓜汁來喝,沒想到卻引發腦中風,對此醫師提醒,把果汁當成水喝,很容易造成血糖飆高,發生腦部血管栓塞的機率也會提高,好在這名婦人發現的早,經過治療之後,已經沒有大礙。 

老闆切下大片西瓜準備榨成西瓜汁,現榨果汁冰涼消暑,在桃園卻有一名55歲的婦人,因為酷熱難耐,每天都打一大杯西瓜汁解渴,卻因此引發腦中風。醫師江俊宜:「發生事情當天晚上12點,(婦人)喝完西瓜汁之後,突然發現左邊肢體無力,講話不清楚,來急診室之後,原本是要啟動血壓計的治療。」原來這名婦人本身就有高血壓,腦部也曾有過輕微出血,但平時因為以開計程車維生,無暇就醫,加上把果汁當成水喝,造成血糖飆高,血液濃稠度增加,導致腦部血管栓塞,好在經過急救之後,已經沒有大礙,但有人居然因為喝西瓜汁引發腦中風,這個說法也讓民眾聽了好驚訝。 

民眾:「可能是她的體質吧,應該是不一定耶,可是喝西瓜汁,這樣長期喝,應該也是不健康吧,因為糖份太多了。」營養師黃莉婷:「會建議說一天的話,就是建議吃兩份,那兩份的話,女生的話是用一個拳頭,女生拳頭一顆算一份,那如果男性的話,是拳頭的一半大算一份。」就有果汁業者,擔心客人覺得當季水果太甜,特別加入清冰,降低甜度,家醫科醫師也說,天氣炎熱,許多民眾都把果汁當水喝,以為這樣比較健康,但其實含高糖分的果汁反而有礙水分補充,看來夏天想喝果汁消暑,還是得適可而止,免得疾病找上門。 

圖片來源:wiki
把果汁當水喝會產生幾個問題:

一、過量問題:如果吃新鮮水果,因為還會吃到纖維,所以不可能吃太多;但是喝果汁時,因為已經排除纖維,所以一不小心就會喝很多。外面賣的細長瓶子紅色蓋子的現榨果汁,一瓶就大概有6-8顆柳丁。
二、攝取過量糖:如果是購買外面的果汁,果汁吧很多為了嗜口性,打果汁的時候一定會加入糖。即使是自己打、不加糖,因為排除纖維,所以糖的密度也比光吃水果的時候多。

當然,新聞裡面的這位女士原本就有高血壓和輕度腦出血的病史,這會讓風險更加提高。

其實要解渴喝水最好!

2015年6月5日 星期五

貓咪的口味

圖片來源:wiki

版主家裡有幾隻貓,一直覺得很奇怪的一件事是:A貓愛貓草球、B貓討厭化毛膏討厭到病態的地步、C貓可以接受香蕉...雖然人也有挑食的人,但貓的挑食程度似乎超乎貓奴的想像。

最近美國的研究團隊,針對貓的苦味接受器進行研究後發現:貓對苦味的感受似乎跟人不同。

人的苦味接受器「TAS2R38」的許多變異,導致使得某些人對青花菜(broccoli)敬謝不敏;有些人(如版主)則很愛。

雖然貓也有類似的苦味接受器,但與人類的相比之下,貓的苦味接受器對於蘆薈素(aloin)較不敏感,而對於苯甲地那銨(denatonium,一種添加於抗凍劑以防止孩童誤食的成分)則較敏感。除此之外,糖精(saccharin)對貓的苦味接受器完全沒有影響,因此貓不會像人一樣,在食用糖精後會留下苦的餘味。

蘆薈素。圖片來源:wiki
苯甲地那銨。圖片來源:wiki
糖精。圖片來源:wiki

既然貓咪對苦味的感受就已經跟我們如此的不同,也就難怪我們總是很難抓準到底貓喜歡吃什麼了。

參考文獻:

2015/6/2. Cat got your tongue? New research says 'no'. Science Daily.