2015年8月31日 星期一

甜蜜素導致兒童血癌?


甜蜜素(Sodium cyclamate)在這篇文章(http://goo.gl/FA36sR,截圖如上)裡被認為是導致兒童白血病的元凶,它真的有這麼恐怖嗎?

甜蜜素在1937 由伊利諾大學(University of Illinois)的研究生Michael Sveda發明。當時Michael Sveda試圖合成退燒藥,卻發現了甜蜜素。

甜蜜素與白血病(血癌)沒有關連。過去的研究曾發現甜蜜素與糖精(saccharin)合用可能會導致大鼠膀胱癌,但後續的研究又認為甜蜜素、糖精並不具致癌性。目前的研究頂多發現甜蜜素與男性生殖功能較有相關性。

筆者剛才到美國國家醫學圖書館(NCBI-PubMed)搜尋了「sodium cyclamate carcinogenic」,得到24篇文章,都是針對人工甘味(artificial sweetners)可能的致癌性進行討論。最新的文章是2004年,也就是說,近代已經沒多少人在討論了。

倒是最近有些研究發現,人工甘味會導致我們對胰島素的耐受性下降,這可能會在未來導致糖尿病。

甜蜜素是一種非營養性合成甜味劑,甜度約為蔗糖的30倍,優點是甜味好,後苦味比糖精低,成本較低;但是它也很容易使用過量。2010年在台北的一次食品抽查發現,市面上有三成的蜜餞甜蜜素過量,最高的為容許量的20倍。

內容農場的東西少看,對健康有益。

2015年8月27日 星期四

脊椎動物在野外也會無性生殖!

一般來說,動物的無性生殖(asexual reproduction)多半出現於較原始的生物;脊椎動物在過去,只有在圈養的狀況下出現無性生殖的情形。在2002年底特律的Belle Isle水族館的雌性點紋斑竹鯊(Chiloscyllium punctatum)生了七個未受精的卵,其中四顆孵化,兩條雌性鯊魚順利地長大。

點紋斑竹鯊。圖片來源:wiki
在這個事件之前,其他無性生殖(或者更正確地說,孤雌生殖parthenogenesis)的脊椎動物都沒有產下健康的後代。有紀錄的,除了這兩條鯊魚以外,都無法活超過三天。

但是,最近紐約Stony Brook University的研究團隊,在研究一種瀕臨絕種的節齒鋸鰩(smalltooth sawfish,Pristis pectinata)時,發現大約有百分之三的族群,來自於孤雌生殖。

節齒鋸鰩是生活於美國佛羅里達州的大型魚類,最長可達7.6公尺。在2003年,由於牠的數量降低到1900年時的百分之一到五,被列入瀕危物種。

節齒鋸鰩。圖片來源:wiki
由於牠的數量如此之少(估計大約僅剩200條),研究團隊由2004年開始,在佛羅里達州的Caloosahatchee河、和平河(Peace River)以及萬島區(Ten Thousand Islands Regions)監控牠們的數量與族群多樣性。研究團隊捕捉、取樣與標記每一條節齒鋸鰩,在這十年間總共收集了190條的樣本,放大16個衛星位點,分析這190條的基因型。

分析的結果發現,大部分的節齒鋸鰩之間,並不存在著親屬關係;雌雄的比例也大致相當(1.12比1);但其中有七條的基因型很接近。STORM軟體分析顯示牠們可能是近親,其中有五條是在同一個地點(和平河)抓到的,牠們的大小也都差不多,可能都是2011年出生的姊妹(全部都是雌性)。

這個發現引起了研究團隊的注意。畢竟,在過去的最高紀錄是四條,而且一條在生下來不久後就陣亡了;剩下的三條只有兩條長到成人,一條在15個月時又跳缸。更不用提過去的這些都是在圈養狀況下出生的,而這次的是在野外。

過去,對於脊椎動物的孤雌生殖究竟是怎麼發生的,有不同的看法。其中一種(第一種機制,見下圖左)看法認為,在卵子形成的過程中,第一次的減數分裂後,兩個卵母細胞再次融合,接著進行第二次的減數分裂,產生雙套的細胞;另一種看法(第二種機制,見下圖右)則認為,在卵母細胞完成兩次減數分裂後,兩個卵細胞融合形成雙套的細胞。由於染色體的聯會(synapsis)只發生在第一次減數分裂之前,因此第二種機制被認為遺傳多樣性較低。

孤雌生殖可能的機制。圖片來源:wiki

由於這七條節齒鋸鰩中,有五條的遺傳分析結果顯示牠們親緣關係非常地接近,極可能是由第二種孤雌生殖的機制所產生的個體,而牠們又都健健康康的;因此,研究團隊認為,或許孤雌生殖並不是那麼不普遍,可能在較小的族群中經常發生。畢竟,當族群的數量下降到一定的程度時,找到配偶的難度相對提高,但繁殖(留下DNA)是生物的本能,在這樣的狀況下,孤雌生殖雖然不是理想的方式,但也總比絕種要好得多。過去之所以沒有發現,可能只是因為沒有特別去留意族群中的基因多樣性罷了。畢竟,以分子生物學的技術來進行族群分析,並不是一件廉價的事;而相關的技術也並不一定能應用在每一種動物身上。或許其他在世界各地研究瀕危動物族群的研究團隊,可以利用這個發現去進行相關的研究,了解孤雌生殖發生的頻率是否比我們過去想像的要高或低。

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參考文獻:

Kevin A. Feldheim, Demian D. Chapman, Doug Sweet, Sea´N Fitzpatrick, Paulo A. Prodohl, Mahmood S. Shivji, and Bob Snowden. 2010. Shark Virgin Birth Produces Multiple, Viable Offspring. Journal of Heredity 2010:101(3):374–377. doi:10.1093/jhered/esp129

Allie Wilkinson. 2015/6/1. Sawfish spawn without sex. Nature News.

Andrew T. Fields, Kevin A. Feldheim, Gregg R. Poulakis, Demian D. Chapman. 2015. Facultative parthenogenesis in a critically endangered wild vertebrate. Curr. Biol. 25(11):R446-R447

2015年8月24日 星期一

猩猩為什麼吃土?

圖片來源:PLOS ONE

從烏干達的首都坎帕拉到默奇森瀑布國家公園(Murchison Falls National Park)的路上,會經過Budongo森林。這片森林裡,過去有許多桃花心木,也居住著許多猩猩。這些猩猩,過去食物中八成是水果與樹葉,其他兩成是花、樹皮、昆蟲與肉。

最近這些年,這些猩猩們開始吃土、喝泥水、以及用嚼爛了的鐵莧菜屬(Acalypha)植物沾泥水放在嘴裡吸。而且,牠們並不是什麼土都吃的。猩猩們特別會去吃某一棵大樹下的土,那裡的土質與大部分Budongo森林的土質不同。大部分Budongo森林的土是紅棕色的,而那株大樹下的土顏色比較淺而帶灰色。同時,牠們喝的泥水也是來自於同樣土壤。

於是有一些科學家們就開始對猩猩吃土這件事感到好奇了。猩猩當然不是錢花光了才吃土,如果是那樣,牠們吃土會有個週期。事實上,猩猩在2005年之前並不常吃土。2005年以後,吃土的猩猩慢慢多了起來;到2012年以後,猩猩吃土變成了一種常態。

在這些年,猩猩的飲食有什麼變化呢?比對以前的紀錄,研究團隊發現,之前猩猩常吃的一種棕櫚樹(Raphia farinifera)不見了。

Raphia farinifera。圖片來源:wiki
棕櫚樹去哪兒了呢?原來是附近的菸草農夫把棕櫚樹給砍去捆菸草了。原本猩猩會吃腐爛中的棕櫚,但這些年都吃不到了;而就在差不多這時候,猩猩們開始吃土、喝泥水。

所以,是否腐爛的棕櫚枝葉提供了什麼養分呢?還有,那些土裡面,是否提供了什麼猩猩需要的養分呢?最後,腐爛的棕櫚枝葉中所提供的養分,是否與土裡面的養分是相同的呢?

於是,研究團隊收集了猩猩愛吃的黏土、用鐵莧菜屬植物沾泥水的土、以及森林中的其他土壤;黏土坑裡的泥水、其他土坑裡的泥水、河水來比較它們之間的養分是否不同。除此之外,由於猩猩也會吃白蟻巢穴的土,所以他們也收集了白蟻巢穴的土。

比較的結果發現,最有營養的土應該要首推用鐵莧菜屬植物沾泥水的土,含有高量的鉀、磷、鈣、鐵、錳、鎂;另外,白蟻巢穴的土也不遑多讓,除了鈉離子極低以外,其他金屬離子的含量都很高,尤其鐵與鋁的含量竟達一般土壤的十倍以上。至於猩猩愛吃的黏土,則呈現鈉離子極低而鋁離子很高的現象,代表這些黏土可能是高嶺土。當然,這些土的礦物質含量都高過森林中其他地區的土。而泡過黏土的水,礦物質的含量也高過泡過森林中其他泥土的水,當然也比河水的礦物質含量高出許多。

分析的結果,猩猩們吃最多的黏土,礦物質含量雖然比一般的土高,但也不是那麼的「營養豐富」;至少與沾過鐵莧菜屬植物的土、以及白蟻巢穴的土差多了。那麼,為什麼還要吃土呢?缺錢嗎?研究團隊認為,猩猩們吃那些黏土,可能是為了口感。

研究團隊記錄了一百一十一次猩猩拿嚼過的植物沾泥水吸,其中有七十八次都是用鐵莧菜屬的植物,意味著猩猩在吸水用的植物種類的選擇上,是刻意的。用鐵莧菜屬植物來沾泥水的好處在哪裡呢?或許是因為這類植物所含的縮合單寧(condensed tannin)可以有助於黏土中所含的鐵被釋放出來。這一帶的猩猩有時會捕獵疣猴(colobus monkey),藉由吃疣猴肉來取得鈉與鐵。或許吸食用鐵莧菜屬植物沾取的泥水,做為補鐵妙方,可以讓猩猩們不需要這麼頻繁地去捕獵疣猴。打獵總是有風險的,筆者在「動物星球」(Animal Planet)頻道中看過猩猩打獵,總覺得風險也還是不小。

疣猴。圖片來源:wiki
除了補充鐵質以外,吃黏土也有解毒的功效。由於這些黏土的成分可能就是高嶺土,而高嶺土可以吸附許多毒素。猩猩日常吃許多樹葉與果實,難免也會吃到一些不太好的東西、有毒的成分,這時候,吃點黏土就可以幫忙解毒囉!

猩猩不是唯一當地會吃土的動物。當地的婦女在胃不舒服或懷孕時,也會吃黏土;疣猴也會吃黏土,甚至會喝自己的尿來把排泄出去的多餘的鈉再吸收回來。

所以,猩猩吃土可不是因為月底了,而是為了補充養分喔!

參考文獻:

Vernon Reynolds et. al., 2015. Mineral Acquisition from Clay by Budongo Forest Chimpanzees. PLOS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0134075

2015年8月15日 星期六

生吃蟾蜍可以治病?還是致命?

盤古蟾蜍(Bufo bankorensis)。圖片來源:wiki

中國四川省一名女子誤信吃蟾蜍可解毒、治療痘痘,某日,決定一口把蟾蜍吃下肚,不料,吃完不到一小時,就產生噁心、想吐等症狀,送到醫院時已意識模糊、不能正常說話。當地醫師說,病患送醫時有腹痛、心律不正等現象,檢查後,確定是吃蟾蜍中毒,立刻進行洗胃、心電治療,住進加護病房3天後,才康復出院。

蟾蜍的毒素來自於耳後腺(parotoid glands)以及皮膚,乾燥後稱為蟾酥(bufotoxin),內含30多種成分,依不同種類而有不同。

蟾酥為蟾蜍科動物中華大蟾蜍(Bufo gargarizans Cantor)或黑眶蟾蜍(Duttaphrynus melanostictus Schneider)的耳後腺和皮膚腺體的乾燥分泌物,主要產於吉林、山東、遼寧、江蘇等地,於夏秋兩季採收。蟾酥裡面的化學成分通常可以分為兩大類:強心苷(cardiac glycosides)與色胺(tryptamine),要炮製以後才能服用,有消腫解毒的效果,但是生吃只要一隻就足以致命。

簡單來說,除非你是段譽,否則不要想生吃蟾蜍還能活命。

新聞來源:

誤信吃蟾蜍消痘 女子險沒命

Wikipedia bufotoxin

2015年8月13日 星期四

棕色脂肪說:「熬夜使人胖!」

晝夜顛倒的生活會使代謝紊亂已經不是新聞了!相關的研究發現,輪班工作者經常因為生理時鐘受影響,導致代謝紊亂,最後造成肥胖、第二型糖尿病、心血管疾病等。而影響生理時鐘最大的因素是光。 一項由牛津大學研究團隊在2014年發表的大型研究也發現,夜間光照與肥胖之間呈現相關(1);而生理時鐘基因缺損的小鼠,出現肥胖與胰島素阻抗(insulin resistance)(2)。但是,到目前為止,究竟夜間光照如何導致肥胖的機制,還不清楚。

棕色脂肪組織(brown fat tissue)是人體中消耗大量能量的組織之一。透過它的粒線體,棕色脂肪將原本燃燒三酸甘油酯(TG,triglycerides)所產生的能量全部轉換為熱能、進行所謂的「不發抖產熱」來調節體溫。

這是怎麼發生的呢?原本粒線體進行細胞呼吸(cellular respiration)的目的是產生能量(ATP)供細胞作功使用;但由於棕色脂肪中的粒線體多了UCP1蛋白(uncoupling protein 1,又稱為thermogenin,下圖紫色橢圓):

UCP1(下方紫色橢圓)的作用機制。圖片來源:wiki
UCP1將電子傳遞鏈所運送的、原本要用於產生ATP的氫離子(H+)直接送回粒線體基質(mitochondrial matrix,米色區塊),於是氫離子中所含的能量全部轉換為熱能,成為我們的體溫的一部份。

由於棕色脂肪組織消耗相當多的能量,而過去又發現交感神經(sympatheic nervous system)連結到棕色脂肪組織;於是在荷蘭的研究團隊便決定來看看過多的光照是否會影響棕色脂肪組織的活性(3)。

他們將小鼠分成三組,第一組是白天黑夜各12小時;第二組是16小時光照、8小時黑夜;第三組則是24小時光照。結果發現,雖然三組吃一樣的食物、體重也都差不多,但是24小時光照組的白色脂肪量(以gWAT,性腺白色脂肪組織,來計算)比12小時組的多了兩成(16小時組的白色脂肪量則介於兩者之間)。

讀者可能會說,會不會24小時組的老鼠吃得比別人多?事實上,研究團隊發現24小時組的老鼠,活動力比其他兩組要差,吃得也比其他兩組少。所以,這一組的老鼠的白色脂肪比別人多,並不是因為吃得多的關係。

而研究團隊進一步使用同位素標定的脂肪(油酸,oleate)與葡萄糖來觀察棕色脂肪的活性。結果發現,24小時組的老鼠,在幾個不同部位的棕色脂肪組織都出現了脂肪與葡萄糖攝取降低的現象;但是牠們的肝、心與肌肉對這些養分的攝取並沒有降低。

在更進一步的實驗中,研究團隊發現在24小時光照組的老鼠,牠們的棕色脂肪組織合成正腎上腺素(norepinephrine)的能力下降了。由於交感神經主要是透過腎上腺素來調節組織的活性,因此研究團隊又做了一件事:將連往棕色脂肪組織的交感神經切除。

切除以後的老鼠體重上昇了、棕色脂肪組織的活性下降了,但有意思的事情是,即使給牠們24小時光照,切除交感神經的老鼠的棕色脂肪組織的活性並沒有再進一步降低。這顯示了,光照對於棕色脂肪組織活性的影響,是透過交感神經系統來調節的。

看到這裡,讀者朋友可能會覺得,好,我們知道光照會影響棕色脂肪組織的活性,進而使我們肥胖、甚至發展出第二型糖尿病、心血管疾病;但對於輪班工作者來說,上班怎麼可能不開燈呢?所以這樣的研究對他們來說又有什麼用?

或許對於輪班工作者來說,是真的無可奈何(除非放棄工作);但如果單考慮棕色脂肪組織的話,似乎可以將工作環境的溫度調低,對於提高它的活性有一定程度的幫助。而對於一般人來說,這個研究結果意味著睡覺的時候不開燈,可以維持棕色脂肪組織的活性,對我們的健康是有益的,不是嗎?

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參考文獻:

1. Emily McFadden et. al. 2014. The Relationship Between Obesity and Exposure to Light at Night: Cross-Sectional Analyses of Over 100,000 Women in the Breakthrough Generations Study. American Journal of Epidemoiolgy. doi: 10.1093/aje/kwu117

2. F.W. Turek et. al. 2005. Obesity and metabolic syndrome in circadian Clock mutant mice. Science. 308(5724):1043-1045.

3. Sander Kooijman et. al., 2015. Prolonged daily light exposure increases body fat mass through attenuation of brown adipose tissue activity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. doi: 10.1073/pnas.1504239112

狩獵/採集族群的腸道菌真的跟我們不一樣嗎?

過去有研究認為,回到狩獵/採集族群的飲食方式(paleo diet,多樣、少量的攝食方式)對我們是有好處的;真的有好處嗎?

最近普朗克研究所(Mas Planck Institute)對居住在秘魯、巴西一帶的Matsés 族的腸道菌進行研究發現,最大的不同在於他們的腸子裡面有螺旋體(Treponema)!

Matsés 族人。圖片來源:wiki

由於Matsés 族可說是世界上碩果僅存的幾個狩獵/採集族群,要如何跟他們進行互動,巴西政府有很多規定。但是要研究人(不管是人的什麼),一定要對方「知情同意」(informed consent)才行。雖說腸道菌的研究只需要收集大號,再由其中分析細菌的組成就好;但知情同意這個步驟還是不可少。因此,為了要取得對方的知情同意,幾位人類學家給了Matsés 族一堂簡單的微生物學課程,還讓他們看了顯微鏡下的細菌...顯然課程很成功,因為其中一位Matsés 族人問研究團隊,這些腸子裡的微生物是否就是讓他小時候可以喝奶,長大後卻不能再喝的「兇手」呢(嗯...可以這麼說啦!)?

研究團隊比較了 25名Matsés 族人(捕獵猴子、樹懶、挖掘野生塊莖維生)與 31名居住在 Tunapuco(安地斯高原)的馬鈴薯農夫(種植馬鈴薯、吃天竺鼠、豬、羊、乳酪),以及 23名居住在 Norman的學校教職員(吃加工食品:罐頭水果、蔬菜、肉)的腸道菌。

三個族群的腸道菌分析結果。圖片來源:Nature Communications

結果發現,Matsés 族人以及Tunapuco農夫的腸道菌相比住在Norman的學校教職員豐富多了(見上圖);而前兩個族群的腸道菌中都出現了螺旋體(Treponema),不過不是會導致梅毒的螺旋體喔!研究團隊將Matsés 族人的腸道菌中的螺旋體進行進一步分析的結果,發現這些螺旋體與存在於豬的腸道菌中,負責協助碳水化合物代謝的Treponema succinifaciens非常相似(16S 核糖體RNA序列分析結果有90~99%的相似度)。而居住在Norman的學校教職員的腸道菌中則根本沒有螺旋體的蹤跡。

由於過去的研究也曾在坦桑尼亞的Hadza族以及其他靈長類腸道中發現螺旋體,而這個發現再次提示了,螺旋體本來是存在於我們的腸道中,在人類學會了種田以後,不知何時(或許是我們開始大量攝取加工食品的時候?)螺旋體就跟我們分道揚鑣了。由於螺旋體也出現在Tunapuco的馬鈴薯農夫體內,而這些農人們還是維持著吃菜比吃肉多、少加工食品的飲食型態;因此研究團隊認為,都市化、工業化的族群因為多吃加工食品、少吃蔬菜水果,使得螺旋體永遠離開了我們,也使得我們腸道的菌相變得不再多元了。

但是,是否失去了螺旋體,以及其他許許多多的細菌們,就是造成現代人類有這麼多跟腸道相關的自體免疫疾病(如克隆氏症Crohn’s disease)呢?這是後續需要繼續進行研究的部分,或許未來可以將這些螺旋體列入腸道疾病的微生物療法中,不過筆者想,即使我們服用了這些螺旋體,如果飲食組成沒有改變,這些螺旋體大概很快就會跟我們說掰掰,然後我們又要肚子痛、拉肚子了。唉!

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參考文獻:

Ann Gibbons. 2015/3/25. Ancient bacteria found in hunter-gatherer guts. Science Now.
A.J. Obregon-Tito et. al., Subsistence strategies in traditional societies distinguish gut microbiomes. Nature Communications. doi: 10.1038/ncomms7505

2015年8月12日 星期三

腸道菌相也會隨著晝夜節律改變

圖片來源:wiki

因為地球自轉週期的關係,我們的生活有了晝夜之分;晝夜節律(circadian rhythm)影響我們各方面的生理功能。

哺乳動物的晝夜節律主要是由BMAL1、CLOCK這兩個活化蛋白以及PER(PERIOD)與CRY(CRYPTOCHROME)這兩個抑制蛋白來調節。

過去對於腸道菌相(intestinal microbiota)的研究,主要在生活型態以及飲食;例如,狩獵採集族群的腸道菌與都市族群不同、素食動物與肉食動物的腸道菌相不同等。最近開始有越來越多的研究發現,疾病(如嚴重燒傷)也會造成腸道菌相的改變,而2014年的兩篇研究發現,生物時鐘對於腸道菌相也有影響。

最近,來自賓州的研究團隊,研究小鼠(C57BL/6,如圖)的腸道菌相發現,小鼠腸道中的細菌在晚上11點最多,早上7點最少;這個晝夜變化的節律,在母鼠比在公鼠要明顯。

仔細分析之後發現:以整體菌相(relative abundance)來看,主要腸道菌Bacteroidete與厚壁菌門(Firmicutes)這兩類,各自有不同的節律。其中,Bacteroidete在晚上11點以及早上11點較多,早上7點最少。而厚壁菌門在早上3點與7點較多,晚上11點最少。變形菌門(Preteobacteria)則看不出節律性的變化。

研究團隊除了分析整體菌相之外,也分析了整體菌量(absolute abundance)。以整體菌量來看,小鼠的腸道菌在晚上11點時最多,早上7點時最少。

厚壁菌門在整體菌相上呈現了晝夜節律的變化,但如果以整體菌量來看,就沒有節律性了。相對的,變形菌門如果以整體菌相來看是沒有晝夜節律的變化的,但以整體菌量來看,就呈現了節律變化,而且雄性較雌性明顯。

當研究團隊把BMAL1基因剔除(knockout)以後,腸道菌的晝夜節律就消失了。仔細分析發現,BMAL1基因剔除的小鼠的腸道菌相,產生了一些變化,而這些變化使得晝夜節律消失。例如,Bacteriodete的節律消失,是因為主要的兩屬S24-7以及Prevotella都減少了,而Bacteroidales、Rikenellaceae以及Rikenella都增加了;而厚壁菌門的節律消失,則是因為ClostridialesClostridiaceae以及Peptococcaceae等屬都增加,但AllobaculumLactobacillaceae減少了。

類似的現象,也在其他時鐘基因Per1/2剔除的小鼠中發現。究竟晝夜節律是如何影響到腸道菌相的改變,還需要更多的研究。

參考文獻:

G.A.FitzGerald et. al., 2015. Rhythmicity of the intestinal microbiota is regulated by gender and the host circadian clock. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. doi/10.1073/pnas.1501305112

2015年8月11日 星期二

無心插柳之硬脂酸(stearic acid)抑制粒線體破碎化

硬脂酸(stearic acid,C18:0)是全飽和的長鏈脂肪酸,是最經常再生物體內被發現的脂肪酸之一,僅次於棕櫚酸(palmitic acid,C16:0)。

硬脂酸。圖片來源:wiki

最近,由歐洲與中國科學家所組成的研究團隊發現,硬脂酸可以影響到粒線體的功能,使粒線體免於破碎化(fragmentation)的命運。

這一切的發現,都是從一個突變種的果蠅,Elovl6所引起的。

Elovl6果蠅因為缺少了可以將十六碳的脂肪酸延長成十八碳,造成這種果蠅在平常的培養狀況下,除非另外加給牠C18:0,否則活不過幼蟲時期。

有一天,研究團隊裡有人在配製給果蠅吃的食物時,忘記把抗真菌的藥劑加進去了。平常果蠅的食物裡都會加,以免食物太快就發黴,這次不小心忘了,卻發生了奇怪的事情。

什麼事情呢?那些Elovl6果蠅的存活率竟然大大提高了,原本即使給了C18:0,大概也只有不到一半可以活下來,現在竟然有八成都活下來了。

因為抗真菌的藥劑多半都會影響到粒線體的功能,所以研究團隊就測試了一下,結果發現Elovl6果蠅真的是粒線體的功能出了問題。Elovl6果蠅的粒線體都有破碎化的現象,加入C18:0就可以逆轉。

粒線體破碎化有兩種原因:分裂太旺盛或是無法融合。研究團隊抑制了DRP1蛋白,使粒線體無法分裂(DRP1的功能可以參考這篇文章),結果還是無法抑制缺少C18:0的細胞的粒線體破碎化,顯示缺少C18:0所導致的粒線體破碎化應該是無法融合所造成的。因此科學家們就開始看跟粒線體融合相關的基因。

粒線體融合大部分與mitofusin這個系列的蛋白有關,測試以後也發現,表現mitofusin可以逆轉缺少Elovl6果蠅的性狀,使大部分的Elovl6果蠅可以活過幼蟲時期。而且缺少mitofusin的果蠅,與Elovl6果蠅的性狀很相似。

經過一步步的抽絲剝繭後,研究團隊發現:原來C18:0(硬脂酸)可以被加到人類第一型運鐵蛋白受器(human transferrin receptor 1,TFR1)上。當TFR1被硬脂酸化(stearoylation)以後,它便無法活化JNK蛋白,造成HUWE1(泛素連接酶,ubiquitin ligase)無法幫mitofusin加上許多的泛素(ubiquitin)。如此一來,因為mitofusin充足,粒線體便可以融合。相反的,當C18:0缺少時,TFR1無法被硬脂酸化,於是便可以活化JNK,造成mitofusin被HUWE1高度泛素化後分解,粒線體的破碎化就產生了。粒線體破碎化的結果就是細胞能量供應不足,於是細胞就提早死亡了(詳細作用機制請參考下圖以及原始論文)。

硬脂酸如何影響粒線體的功能。繪圖:葉綠舒。
ZDHHC6:C18:0轉移酶(transferase)

由於TFR1與鐵的吸收有關,會不會這一切其實都只是因為缺鐵呢?研究團隊也測試了缺鐵的狀況,結果發現細胞可以在沒有C18:0的狀況下活上好些天,但是沒有鐵它們一下子就死了,顯示這一切應該跟缺鐵沒有關係,純粹是因為TFR1的硬脂酸化與否。

原本Elovl6果蠅只是用來研究脂肪代謝的突變種果蠅,沒想到「泡奶」的時候配錯配方,竟然會有意外的發現;這可是硬脂酸化可以調節蛋白質功能的世界第一例呢!

參考文獻:

Teleman A.A. et. al., 2015. Regulation of mitochondrial morphology and function by stearoylation of TFR1. Nature. doi:10.1038/nature14601

2015年8月10日 星期一

凱爾西(Frances Oldham Kelsey)與沙利竇邁(thalidomide)

凱爾西(Frances Oldham Kelsey)女士於前天(2015/8/7)與世長辭,享年101歲。

圖片來源:wiki

她是加拿大人,在1960年開始為美國食藥署(FDA)工作。當時她被分派到審核沙利竇邁(thalidomide,治療孕吐的藥物)的上市申請,儘管該藥物已在歐洲20國、加拿大與非洲多國通過,但因為一篇文獻提到沙利竇邁對神經系統有影響,她堅持藥廠要提供更多測試的數據。

沙利竇邁。圖片來源:wiki

當時她受到極大的壓力,幸好她有個好主管以及兩位好同事( Oyam Jiro 與 Lee Geismar)的支持,始終堅持在藥廠提出更多數據之前,不讓該藥物上市。

不到半年,核准使用沙利竇邁的各國陸續有孕婦產下肢體畸形(phocomelia,phoco-來自於希臘文的「海豹」,phōkē,-melia請參考第十課(一))的嬰兒後,凱爾西遂成為人民英雄,並獲頒「傑出聯邦公民總統獎」(the President's Award for Distinguished Federal Civilian Service)。根據維基百科上的資料,最後全世界約有一萬名兒童出現肢體畸形,大約只有一半存活下來。

沙利竇邁導致的海豹肢畸形。圖片來源:wiki


食藥署也因為凱爾西的發現,修訂了許多關於新藥審核的法規。目前沙利竇邁仍可買到,主要用於治療多發性骨髓瘤。

2005年她由食藥署退休,當時已經90歲;食藥署並且為她設立了凱爾西獎(the Kelsey Award),獎勵食藥署優秀的工作人員。

據信,導致海豹肢畸形的沙利竇邁應該是(R)-沙利竇邁,而具有治療孕吐效果的則是(L)-沙利竇邁。(L)-沙利竇邁的結構類似某些促眠藥物,因此被認為可造成鎮靜效果。但這部分未經證實,畢竟無法單獨合成(L)或(R)-沙利竇邁,即使能合成99.9%純度的(L)或(R)-沙利竇邁,它也會自然轉換成為另外一種。

2015年8月6日 星期四

我們夏天和冬天看到的黃色有一點點不一樣?!

瑞士國家公園。圖片來源:wiki
人的眼睛可以辨別四種原色:藍、綠、黃、紅。其中,尤其是黃色,不同人種、膚色、眼珠顏色都可以清楚準確地辨認出來。

不過,最近英國的約克大學(University of York)的心理系研究發現,人類辨認顏色的能力,冬天與夏天略有不同。

研究團隊找了67名志願者(其中45位是女性),在冬天(一月)與夏天(六月)來進行測試。

受試者先在暗室中一段時間後,接著使用色度計(Wright colorimeter)。色度計上有個轉鈕,可以調整投射出來的光的顏色;志願者轉動轉鈕,直到投射出來的光是黃色為止。

圖片來源:wiki

不管冬夏,所有的受試者都花了好一段時間調到他們心目中的黃色;但是很有趣的,夏天調整出來的黃色,比冬天調整出來的黃色,波長要短0.14奈米(比較綠)。

由於夏天時,大地一片青綠;研究團隊認為,或許眼睛在夏天時,為了適應綠色大地,所以作了一些調整,影響到對原色的感應。過去也曾有其他研究團隊發現,受試者如先看過綠色的環境後,對黃色的認知會比較偏綠一點;顯示了我們對顏色的感知能力,會受到環境的影響。

參考文獻:

Welbourne L.E. et. al., 2015. Human colour perception changes between seasons. Curr. Biol. 25: R646-R647.

細菌會被噬菌體嚇死?

我的博班歲月總是圍繞著噬菌體(bacteriophage)跟大腸桿菌(E. coli)。養菌就是為了要給噬菌體吃掉!

有一天傍晚,當我把大腸桿菌接種完,我忽然想到:如果大腸桿菌知道他們明天要被拿去餵噬菌體(也就是他們明天都要「肚破腸流」而死),他們還會長嗎?

當我把這個想法跟實驗室的其他人分享時,有人說:你快瘋了,趕快畢業吧!

但是,最近伊利諾大學(University of Illinois at Urbana-Champaign)微生物系的研究團隊卻發現:噬菌體真的可以「嚇到」它的宿主,使宿主「暫時停止呼吸」24-48小時;但若是超過48小時噬菌體還不走的話,宿主就會死翹翹了!

正在被STSV1噬菌體感染的Sulfolobus。圖片來源:wiki
在這個研究裡,科學家們使用了古菌門(Archea)的Sulfolobus islandicus RJW002(以下簡稱S. islandicus)以及它的噬菌體SSV9(Sulfolobus spindle-shaped virus 9)。說SSV9是S. islandicus的專屬噬菌體可能不為過,畢竟一開始這隻噬菌體就是從它分離出來的;而S. islandicus的免疫系統CRISPR-Cas具有與SSV9百分之百相同的序列,顯示了它經常被SSV9感染。

看到這裡,讀者可能會想到:什麼?細菌有免疫系統?

是的。許多古菌門的成員,在自己的基因體中都帶了一段噬菌體的序列,用來辨認自己是否遭到噬菌體入侵。一旦噬菌體的序列在體內被辨認出來,便可以將之清除掉。這個系統被稱為CRISPR-Cas免疫系統。

研究團隊發現,即使將SSV9以一比一百的比例加到S. islandicus中,這樣稀少的噬菌體,仍舊會造成S. islandicus的生長延緩了24-48小時。同樣的時間裡,不加入SSV9的組別已經分裂了兩次以上。

當他們把這些菌放在顯微鏡下觀察時發現,與SSV9共培養24小時的菌,有95%都成了空的細胞。不過,雖然這些細胞的型態改變、在顯微鏡下看起來也像是空的;但以塗盤方式來計算菌落時卻沒有減少。由於塗盤計算需將菌塗在培養基上面,也就去掉了噬菌體,因此研究團隊認為:這些看起來像空的菌,其實只是進入了休眠狀態,一旦去掉了噬菌體,他們就能夠恢復生機。

但是,究竟S. islandicus的休眠是因為噬菌體的感染,還是只要有噬菌體存在就可以引發休眠呢?研究團隊用紫外光殺死SSV9,再把這些死掉的噬菌體放進培養液中。結果發現死掉的噬菌體一樣可以造成菌的休眠,而且如果一直讓這些菌與噬菌體在一起,到72小時時,所有的菌全部都死光光了!

當然,不能排除是否因為菌的免疫系統所產生的反應。不過,研究團隊也製作了不具有免疫能力的S. islandicus,發現噬菌體完全可以感染沒有免疫能力的菌,產生很多很多的噬菌體(感染24小時後只有1%的菌存活),而這些菌在遇到死掉的噬菌體時,一樣會產生休眠,超過48小時也一樣會死光光喔!所以,這個休眠反應並不是只有具備有免疫能力的菌所特有,而是大家所共有的;也跟被感染與否沒有關係呢!

當然,究竟休眠的目的是為什麼呢?有科學家認為,休眠是為了讓菌能夠從噬菌體身上獲取更多的資訊,使菌的免疫系統可以強化自己,下次遇到同樣的噬菌體就不會乖乖繳械投降了;這個想法相當有趣,不過還有待證實。但是,休眠可以使免疫系統趕上進度、抓到噬菌體倒是千真萬確的,在這篇研究裡也看到,有免疫能力的菌,在加入噬菌體後24-48小時都測不到新噬菌體的產生,而沒有免疫能力的菌則產生了一大堆的噬菌體。所以,免疫系統至少可以防止感染散佈,只是若噬菌體一直徘徊不走,這些菌就來個集體自殺,好像也太壯烈了一點啊!

本文版權為台大科教中心所有,其他單位需經同意始可轉載)

參考文獻:

Maria A. Bautista, Changyi Zhang, Rachel J. Whitaker. 2015. Virus-Induced Dormancy in the Archaeon Sulfolobus islandicus. mBio. 6(2): e02565-14. doi: 10.1128/mBio.02565-14

2015年8月5日 星期三

20150805 報載食安新聞一覽

黑木耳。圖片來源:wiki

香港近日有46人因吃了洪瑞珍三明治出現食物中毒個案。食藥署表示,目前仍在調查那個環節出錯,位在台北的凱郁生技代購再賣到香港,不過業者沒有有辦理登記。
香港衛生防護中心從7月31日起陸續接獲多起「洪瑞珍三明治」食物中毒事件,累計已有15組、46人在吃了三明治後出現腸胃炎病徵,包括腹瀉、腹痛、嘔吐和發燒等,部分患者糞便驗出沙門氏菌。
事件愈演愈烈,香港食物安全中心估計上游處理食物過程出問題,宣布禁止所有台灣生產的洪瑞珍三明治進口及出售。 食藥署北區管理中心副主任王德原表示,從香港官方通報瞭解,民眾在7月24-28日期間購買洪瑞珍三明治,25日到30日食用,而出現食物中毒就醫並通報。
王德原表示,香港民眾吃的洪瑞珍三明治都是在同一期間,台灣目前還沒有食物中毒病例通報,不過,各地衛生局都針對全台洪瑞珍進行稽查,沒有重大違規,但基於安全,抽驗微生物,結果最快星期五出爐。
王德原指出,三明治是屬於即食食品,同時間製造的三明治目前台灣還沒有傳出食物中毒病例,香港民眾從買到到食用都過1-2天,目前仍在釐清那個面向出問題。(新聞來源

海巡署彰化機動查緝隊上個月在台中市查獲5公噸來自大陸的白木耳,夾雜在合格的白木耳貨櫃中走私進口;這批白木耳經台中市衛生局檢驗,竟含9種農藥,其中4種是食品中不得驗出的農藥,台中市衛生局將依《違反食品安全衛生管理法》對業者裁處並銷毀這些白木耳。(新聞來源

台中市衛生局針對量販店、超市、中藥行等市售枸杞、菊花販售地點抽樣檢驗農藥殘留,並抽驗市售包裝水。衛生局表示,抽驗的十二件(枸杞十一件、菊花一件)中,其中有一件枸杞檢出含有殺蟲劑的歐虫滿多○‧○三ppm,不合格率八‧三%;而抽驗的十六件包裝水檢驗結果則均符合規定。(新聞來源

2015年8月4日 星期二

北極熊的夏天

昨天看到動物星球頻道的節目,提到北極熊(Ursus maritimus)在夏天的時候,因為沒有海冰狩獵困難,所以常常都在挨餓的狀態。

許多北極熊就乾脆躺著不動,等冬天來有海冰再起來狩獵。

於是筆者就腦海裡就有了畫面,偷了維基百科的圖改一下。


不過,今天有篇文章提到,在2050年之前,北極就會遇到夏天完全沒有海冰的狀況...那北極熊怎麼辦呢?

2015年8月3日 星期一

20150803 報載食安新聞一覽

圖片來源:wiki

手搖杯飲料和火鍋湯底標示7月30日正式上路,各地衛生局陸續展開稽查,桃園市查獲知名手搖飲清玉、藤本舖和舞茶道等茶飲店,在茶原料產地、糖量和熱量等標示不合格,另外千葉火鍋、小蒙牛和太和殿等知名火鍋店,也被查出湯底原料標示不合規定,依法最高可開罰到400萬元。(新聞來源

2015年8月1日 星期六

大熊貓如何轉葷為素(二)

圖片來源:wiki

我們上次提到大熊貓轉葷為素的第一個關鍵,就是失去了感應鮮味的能力。但是就像一位讀者提出的(筆者也覺得是這樣),食不知味也未必就要改行吃素啊?我們感冒的時候,偶而也會食不知味,但也不見得就會改吃素。這是第一個疑點。

另一個疑點是,大熊貓失去感應鮮味的能力,大約發生在420萬年前;但是牠在大約700萬年前就開始嘗試竹子,而且還吃不少。而直到200-240萬年前,大熊貓才開始幾乎只吃竹子。所以,大約有380萬年的時間,大熊貓還是吃得出鮮味的;而在失去嚐出鮮味的能力之後,也還有快兩百萬年的時間,牠並不光吃竹子。

到底發生什麼事呢?科學家想到,我們有所謂的食慾獎勵機制(appetite-reward circuitry),主要是有賴於類鴉片(opioid)與多巴胺(dopamine)來啟動,是否大熊貓的食慾獎勵機制出了問題?

中國與日本科學家所組成的研究團隊,因此展開了一場「找基因」的研究。由於大熊貓的基因已經在2010年定序完成,因此經過序列比對,研究團隊找到了六個與多巴胺代謝有關的基因。

深入研究這六個基因之後發現,其中一個,簡稱為COMT(catechol-o-methyltransferase),在大貓熊中竟然有突變!

多巴胺的分解。圖片來源:wiki
COMT與多巴胺的分解有關,負責將DOPAC(3,4-dihydroxyphenyl-acetic acid)分解為HVA(homovanillic acid)(見上圖)。研究團隊發現的突變,使得大熊貓的COMT少了四個氨基酸,也造成第四個α螺旋(α4 helix)消失。由於第四個α螺旋需要跟位於另外兩處的兩個氨基酸共同與COMT的受質SAM(S-adenosyl-L-methionine)接觸,少掉了這個螺旋,對COMT本身的酵素活性影響應該很大。

而進一步分析COMT以及其他與多巴胺分解相關的基因又發現,COMT基因的表現量可能不高,因為它的轉譯(translation)信號頗弱。轉譯信號(Kozak motif)位於基因的第一個密碼的周圍,是提供給核糖體辨認的信號;如果一個基因的轉譯信號弱,就代表能被轉譯出來(產生蛋白質)的機會較低。加上COMT基因裡面有微小RNA(microRNA)的辨認序列,會使得COMT的信息RNA(mRNA)被分解得更快。因此,研究團隊認為,所有這些證據指向:COMT在大熊貓體內表現量偏低。

由於COMT主要功能是分解多巴胺,COMT基因缺損與表現量偏低應該會造成多巴胺濃度上昇。但是,多巴胺濃度上昇究竟會造成食慾變好或是變壞?COMT基因缺損的小鼠,食慾是變得更好而不是變得更差;人類的COMT缺損產生的症狀則相當複雜。無論如何,應該要進一步檢驗大熊貓的體內的多巴胺濃度才是。

所以,究竟大熊貓為何轉葷為素呢?所有這些研究結果,包括失去感應鮮味的能力以及多巴胺代謝障礙,都只能回答一小部分的問題;或許竹子裡面有可以提高多巴胺的化合物,或許當地曾發生氣候變遷,造成在一段時間中,大熊貓只能吃竹子?這些問題都需要更進一步的研究去協助解答,而有些問題可能不太容易找到答案呢!

參考文獻:

Jin K, Xue C, Wu X, Qian J, Zhu Y, et al. (2011) Why Does the Giant Panda Eat Bamboo? A Comparative Analysis of Appetite-Reward-Related Genes among Mammals. PLoS ONE 6(7): e22602. doi:10.1371/journal.pone.0022602

20150801報載食安新聞一覽

圖片來源:wiki
食藥署7月31日起針對業者管理、標示共4項新制度正式上路;其中包括連鎖店現泡茶飲及咖啡強制標示含糖量、咖啡因等資訊,另規定火鍋店強制標示湯頭食材及製作方法,沒標最高罰300萬。(新聞來源

國內知名的上引水產遭民眾爆料,疑似販售過期生鮮水產品,台北市衛生局前往稽查後,發現304盒自日本進口的「生干貝」已經過期,違規明確,業者強調生干貝等級高,才在生食期限之後轉為冷凍庫,料理使用,但衛局認為這樣的作法已經違反不得儲存、陳列過期食品的規定,將依法開罰6萬到2億元。(新聞來源

南投縣衛生局完成第一波中秋節月餅餡料抽驗,總計抽驗12件,項目包含己二烯酸、苯甲酸及去水醋酸等防腐劑,檢驗結果全部都符合規定。(新聞來源

雲林縣政府今天對於現場調製飲料及食品內容標示,突擊檢查1家火鍋、2家飲料連鎖業者,要求部分不符規定者立即改善。(新聞來源

彰化地方法院日前公布的越南油品檢驗報告結果,原料油並非回收油或劣質油,有大翻盤的機會;不過也引發不少網友質疑採樣不同。頂新製油強調,樣本來自同一個油槽。 頂新製油公司表示,28日由彰化地方法院公布的越南油品檢驗報告,相關樣本與彰化地檢署檢方採樣的來源為同一個油槽,且該油槽於去年10月已配合政府單位查封。(新聞來源