皮膚中也有血紅蛋白！

 

血紅蛋白。圖片來源：維基百科

你可能知道，血紅蛋白（hemogolbulin）是我們血液中的一種蛋白質，存在於血液的紅血球中，主要負責運送氧氣與二氧化碳。然而，最近的一項研究發現，血紅蛋白不僅存在於血液中，它竟然也在我們的皮膚細胞中，而且還真的有發揮作用！

這項來自日本的研究顯示，一種稱為角質形成細胞（keratinocytes）的皮膚細胞中，特別是在皮膚的上層表皮和毛囊的峽部區域，可以找到血紅蛋白的蹤跡。這是一個意想不到的發現，因為我們過去從未認為血紅蛋白會在這些非血液細胞中存在。

更有趣的是，當皮膚受到氧化壓力，比如說曝露在紫外線下時，這些皮膚細胞中的血紅蛋白表達會增加：以逆轉錄定量聚合酶鏈反應（RT-qPCR）分析發現，當皮膚細胞受到紫外線造成的氧化壓力時，細胞內的血紅蛋白的信息RNA（HbA1/2mRNA）量會顯著增加。具體而言，在人類表皮角質形成細胞（keratinocytes）中，經過10 J/cm^²的紫外線（UVA）照射後，HbA1/2 mRNA的表達量增加到大約是未照射（0 J/cm^² UVA）時的7.5倍左右。這個發現顯示，在皮膚細胞面對紫外線等氧化壓力時，血紅蛋白的產生會大幅增加，可能作為一種自然的防護機制來對抗氧化損傷。也就是說，血紅蛋白可能在皮膚中扮演著防護角色，幫助我們的皮膚抵抗來自環境的傷害，比如太陽光的照射。

這項發現對我們理解皮膚的生物學有重大意義。它不僅顯示了血紅蛋白在非血液細胞中的新功能，還可能為未來皮膚保護和治療皮膚疾病的策略提供新的思路。在未來，我們或許能利用這一發現來更好地照顧我們的皮膚，讓它在面對日常環境壓力時更加堅強。

參考文獻：

https://doi.org/10.1016/j.jid.2023.08.008

葡萄球菌的免疫系統CBASS

 

人類的cGAS-STING系統。圖片來源：ChatGPT

我們會被病毒攻擊，細菌也會被病毒攻擊！攻擊細菌的病毒稱為噬菌體（bacteriophage），它們廣泛地存在於自然界，跟細菌一樣有高度的多樣性。

面對病毒攻擊，我們有免疫系統可以抵禦，細菌有嗎？答案是有的，最近這幾年炙手可熱的CRISPR就是來自於細菌的免疫系統，而細菌的免疫系統並不是只有CRISPR喔！

在最近，美國的研究團隊探討了一種稱為"CBASS"（Cyclic Oligonucleotide-Based Antiphage Signalling Systems）的細菌免疫系統。CBASS能透過產生環形寡核苷酸活化效應蛋白，進而引發感染宿主的死亡，從而保護原核生物免受病毒（噬菌體）的攻擊。這種系統在結構和功能上與後生動物的先天免疫系統相似，例如與人類的cGAS-STING（環狀GMP-AMP合成酶-干擾素基因刺激物）抗病毒通路。但是人的cGAS是辨認病毒的DNA，而人的DNA（基因體）存在於細胞核內，所以人的cGAS不會接觸到自己的DNA。細菌是原核生物沒有核膜，如果細菌的CBASS也認噬菌體的DNA，那細菌會不會把自己的基因體也當作入侵的噬菌體呢？

結果研究發現，細菌的CBASS系統辨認的不是DNA，而是RNA。某些葡萄球菌（Staphylococcus schleiferi，存在於貓與狗的口腔中，偶而會出現在人體）噬菌體會產生一種結構化的RNA，稱為cabRNA（CBASS-activating bacteriophage RNA），它能與CdnE03酶（屬於cGAS/DncV-like cyclic nucleotidyltransferase（CD-NTase）家族）的帶正電表面結合，促進環狀雙核苷酸cGAMP的合成，進而活化CBASS免疫反應。這種RNA含有次級結構，如髮夾結構和雙股RNA（dsRNA）區域，這些結構對於活CdnE03酶化非常重要。

CdnE03酶的結構和功能方面與某些人類免疫系統中的酶具有相似性。例如，它與人類的OAS1和cGAS酶共享共同的DNA聚合酶β樣核苷酸轉移酶超家族蛋白折疊和活性位點結構。這種相似性提示了細菌和後生動物免疫系統之間可能存在的進化聯繫。

另一方面，研究團隊還發現，cabRNA的變異形式也能活化CdnE03酶，儘管這些變異形式的長度和序列可能與原始cabRNA不同。這表明cabRNA即使在變化下仍然能發揮功能，這對瞭解噬菌體如何逃避CBASS免疫系統具有重要意義。這項研究還發現了其他噬菌體生成的不同cabRNA，同樣能活化CBASS免疫反應，顯示cabRNA產生的區域在不同噬菌體間具有一定的保守性。

總結來說，這項研究顯示了一種由噬菌體在感染期間產生的RNA（cabRNA）如何觸發CBASS免疫，透過活化特定的酶來保護細菌免受噬菌體攻擊。由於在人的cGAS-STING中，人的cGAS被病毒的DNA活化後也一樣會刺激cGAMP的產生，接著就會誘導免疫系統產生第一型干擾素。這兩個系統的相似性不僅為我們理解細菌如何進行抗病毒防禦提供了新見解，也為研究人類免疫系統提供了潛在的類比，或許也可作為一個研究上的模式系統。

參考文獻：

Dalton V. Banh, Cameron G. Roberts, Adrian Morales-Amador, Brandon A. Berryhill, Waqas Chaudhry, Bruce R. Levin, Sean F. Brady, Luciano A. Marraffini. Bacterial cGAS senses a viral RNA to initiate immunity. Nature, 2023; DOI: 10.1038/s41586-023-06743-9

頭腦如何在觀察動作時「預測未來」？

 

圖片來源：ChatGPT

當我們看別人做事時，我們在想什麼？最近的一項新研究發現，我們的大腦在看別人做事時，並不僅僅是被動地接收信息，而會積極「預測」下一步會發生什麼。

研究團隊發現，當人們觀察可預測的動作序列時（如看家人做早餐），大腦中有些區域會特別活躍。這些區域包括前中央回（precentral gyrus）、頂緣回（supramarginal gyrus），以及視覺皮層。研究發現，在觀察這些可預測的動作時，從前中央回到頂緣回的信息傳遞會增加，這主要表現為更多的自上而下的貝塔波（beta oscillation）活動。同時，這種情境下還觀察到了在視覺區域中高伽瑪波（high-gamma range）的底上而下的視覺反應被壓抑。在這個時候，大腦的運動前區域會發出貝塔波信號，這些信號會向其他大腦區域（頂緣回）傳遞「這個動作做完，接下來會是那個」的信息。

同時，我們大腦中處理視覺信息的區域，會對這些可預測的動作產生較弱的反應。這意味著當我們「知道」接下來會發生什麼時，我們的視覺系統會放鬆警惕，不再那麼「驚訝」於眼前的動作。

這項研究提供了新的證據支持一種稱為「預測編碼」的理論。這個理論認為，我們的大腦會根據過去的經驗預測未來的事件，並相應調整反應。換句話說，大腦善於「預料」而非僅僅「反應」。

這項研究不僅增進了我們對大腦工作方式的理解，還可能對改善學習、治療某些大腦疾病等領域有所啟示。畢竟，了解大腦如何處理和預測信息，是理解我們整體心智運作的關鍵。

這也就是為什麼，當他人做出某些「出乎意料」的行為時，我們會那麼地驚訝且牢牢記住吧！

參考文獻：

Cell Reports. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113432

鯊魚（sharks）的苦味世界：探索古老海洋探測器的秘密

 

source: ChatGPT

科學家們在最近的研究中發現，鯊魚這種古老的海洋生物，具有獨特的苦味感知能力。這項發現讓我們對於苦味感知的進化歷程有了新的認識。

為何苦味重要？
許多動植物會產生有毒化合物，這些化合物通常具有苦味，因此，能夠感知苦味對於動物來說，是一種避免攝入有害物質的重要機制。 鯊魚如何感知苦味？

科學家們發現，鯊魚體內有一種特殊的苦味感知受體（T2R）。這種受體能夠識別多種苦味化合物，包括一些自然界中極苦的物質。研究指出，這種苦味受體在鯊魚口腔內的味蕾中表達，這些味蕾專門負責感知味道。

鯊魚苦味感知的演化
通過分析共25種鯊魚、魟魚與硬骨魚的基因組，科學家們發現鯊魚的苦味受體與其他骨魚類動物的苦味受體有著密切的親緣關係。這意味著苦味感知的能力可能早在鯊魚和硬骨魚的共同祖先時期就已經出現。

結論：探索生命演化的謎團
這項研究不僅揭示了鯊魚獨特的生存策略，還為我們提供了洞察生命進化過程中味覺感知如何演變的重要線索。這些發現對於我們理解進化生物學和海洋生物多樣性的謎團具有重要意義。

參考文獻：

PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.2310347120

美國烏鴉（Corvus brachyrhynchos）利用工具的神秘大腦

 

圖片來源：ChatGPT

聽過《聰明的烏鴉》的故事嗎？聰明的烏鴉喝不到瓶子裡的水，就去撿石頭丟在瓶子裡，最後終於喝到了水。這個故事家喻戶曉，你一定聽過！

因為這個故事，烏鴉一直以來都被認為是聰明的鳥類，但最近的一項研究更是揭露了它們驚人的智能並非唾手可得。科學家們發現，那些擅長使用工具的烏鴉，在大腦的活動上與其他烏鴉有顯著的不同。

研究團隊捕獲了一群野生的美國烏鴉（Corvus brachyrhynchos），並透過一系列的實驗來測試它們使用工具的能力。這些烏鴉被訓練使用石頭來解決一個叫做「伊索寓言任務」的挑戰，目的是要讓它們把石頭丟進水中，讓水位上升以取得水分。

令人驚奇的是，這些烏鴉不僅學會了使用工具，它們的大腦活動也出現了顯著的變化。使用正子發射斷層掃描（PET）技術對烏鴉的大腦進行成像後，科學家發現，那些在任務中表現出色的烏鴉，在大腦的右半球的海馬體以及在尾狀小腦的兩個半球上方顯示出顯著較高的活動。其中大腦的右半球的海馬體的活動量高出9.1%，而尾狀小腦的兩個半球上方也有顯著較高的活動，左側高出9.8%，右側高出15%。這些區域與記憶、運動學習和觸覺控制有關。

更有趣的是，這種大腦活動的差異似乎與烏鴉的性別和年齡有關。研究發現，成年雌性烏鴉在使用工具的技能上表現更好。所有的成年雌性烏鴉都成功解決了任務，表現出色的使用工具的技能。相比之下，其他的成年烏鴉在採用工具方面表現出高度的二元性，而亞成體烏鴉則普遍達到中等熟練程度。為什麼雌性烏鴉表現得比較好？研究團隊認為這可能反映了它們在獲取食物時需要使用更多複雜的策略。

這項研究不僅揭示了烏鴉令人驚歎的智能，也提供了新的視角來理解動物大腦如何適應和學習新技能。這些發現讓我們更加理解這些神秘而聰明的鳥類，也讓我們對動物世界的智能有了更深的認識。

參考文獻：

Pendergraft, L.T., Marzluff, J.M., Cross, D.J. et al. American crows that excel at tool use activate neural circuits distinct from less talented individuals. Nat Commun 14, 6539 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-42203-8

我們的鼻子（nose）是怎麼處理氣味的？

 

圖片來源：ChatGPT

在我們的日常生活中，氣味扮演著重要的角色。但你知道我們的鼻子是如何處理這些氣味的呢？近期的一項研究發現了一個有趣的現象：我們的左右鼻孔在嗅覺上是有區別的。

首先，我們的鼻子有兩個通道：左鼻孔與右鼻孔，每個通道各自接收氣味訊息。科學家們進行了一項研究，觀察人類大腦中主要的嗅覺區域——鼻腔皮層（piriform cortex），如何處理來自兩個鼻孔的氣味訊息。研究中，參與者被要求辨識傳到左鼻孔、右鼻孔或兩個鼻孔的不同氣味。

結果顯示，當氣味通過單一鼻孔進入時，來自同側的氣味（即氣味和鼻孔在同一側時）會比來自對側的氣味更快地被大腦處理。有趣的是，當氣味從兩個鼻孔同時進入時，大腦會分兩個階段處理這些氣味：先處理來自同側的氣味，然後處理來自對側的氣味。這意味著我們的大腦能夠區分並分時處理來自不同鼻孔的氣味訊息。

此外，這項研究還發現，大腦中的氣味識別能力與氣味處理的效率有關。換句話說，大腦對氣味的識別效率越高，它對氣味的分辨能力也越好。

這項研究為我們提供了關於人類嗅覺系統的新見解，讓我們對於日常生活中氣味的感知有了更深的了解。這些發現不僅科學上有趣，也讓我們更加欣賞我們鼻子的妙用！

參考文獻：

Dikec¸ ligil et al., Odor representations from the two nostrils are temporally segregated in human piriform cortex, Current Biology (2023), https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.10.021

憂鬱症（depression）和子宮內膜異位症是否相關？

圖片來源：ChatGPT

 子宮內膜異位症（endometriosis）是一種慢性炎症性疾病，其特徵是子宮內膜組織出現在子宮以外的部位。這種疾病是育齡婦女中常見的良性婦科疾病，約有10%的婦女受到影響，但由於診斷上的困難，實際數字可能更高。它與盆腔疼痛、經痛和不孕症有關，對個人、家庭及社會造成了重大影響。

憂鬱症（depression）是一種常見的心理健康問題，對全球健康造成了重大影響。臨床上，憂鬱症與許多慢性疾病相關，患者的病情往往比非憂鬱症患者更為嚴重。研究發現，憂鬱症與包括不孕症和癌症在內的多種婦科疾病有密切聯繫。由於子宮內膜異位症也是一種常見的婦科疾病，因此，探討憂鬱症與子宮內膜異位症風險之間的關係變得相當重要。

在這篇論文裡，研究團隊著重在探討憂鬱症和子宮內膜異位症之間的關係。它分析了來自美國從2005到2006年全國健康和營養調查（NHANES）的數據，涵蓋100名自述患有子宮內膜異位症的參與者和1295名未患此病的參與者。研究指出，子宮內膜異位症的盛行率為7.17%，並且與憂鬱症的程度正相關，特別是在中度憂鬱症患者中更為明顯。

這個研究的參與者是透過地理位置、戶籍選擇、參與者選擇選出來的，旨在確保參與者群體的多樣性和代表性，從而讓研究結果能夠更好地反映整個國家的實際情況。

研究團隊指出，患者健康問卷9（PHQ9）的得分與子宮內膜異位症的發生呈現正相關，尤其是在中度憂鬱症患者中更為顯著。即使在考慮到其他相關因素後，這一關聯仍然明顯。

在台灣，根據2016年的研究，子宮內膜異位症的盛行率範圍在5%至42%之間。具體來說，在因骨盆腔粘連、不孕症、子宮肌瘤等不同原因進行手術的婦女中子宮內膜異位症的盛行率分別為42%、33%、25%和12%。由於子宮內膜異位症可能被誤診或未被診斷，實際的盛行率可能會有所不同。

台灣近年來憂鬱症的年度盛行率估計約為4-5%。

儘管目前對子宮內膜異位症的治療主要包括手術和藥物治療，但由於高復發率，這些方法仍然存在著侷限性。研究顯示中度憂鬱症患者可能更傾向於自述患有子宮內膜異位症，這與憂鬱症在病理學中的作用相一致。因此，在治療子宮內膜異位症的過程中，也應該考慮對憂鬱症的治療和管理。

參考文獻：

Hu, PW., Zhang, XL., Yan, XT. et al. Association between depression and endometriosis using data from NHANES 2005–2006. Sci Rep 13, 18708 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-46005-2

Teng SW, Horng HC, Ho CH, Yen MS, Chao HT, Wang PH; Taiwan Association of Gynecology Systematic Review Group. Women with endometriosis have higher comorbidities: Analysis of domestic data in Taiwan. J Chin Med Assoc. 2016 Nov;79(11):577-582. doi: 10.1016/j.jcma.2016.04.006. Epub 2016 Aug 20. PMID: 27553580.

Chan AL, Yang TC, Chen JX, Yu LH, Leung HW. Cost of depression of adults in Taiwan. Int J Psychiatry Med. 2006;36(1):131-5. doi: 10.2190/6KN8-F4LV-7YV9-FM8G. PMID: 16927584.