如何採冬筍

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

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重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位

• 採訪編輯｜廖英凱、美術編輯｜張語辰

顛覆你對「竹林」的認識

藝術文化視野的竹林，常享有簡練高潔的雅名。但就生態的觀點，中海拔森林中的「孟宗竹林」，卻是蠶食山林、劣化土壤的入侵外來種。而在杳無生機的月世界惡地，卻又有「刺竹林」肩負了改善土壤、為其他物種開疆拓土的重責大任。

亦俠亦盜

每一種生物，憑其外貌形態、生長歷程與生命特徵，在不同的文化中被賦予了獨特的文化意味。例如，竹子，在東亞文化圈中，象徵超然或正面的意涵。它是歲寒三友的要角，是花中四君子的一員，是日本「竹取物語」的發想起源，更是名校交通大學的象徵。

回歸於日常生活，竹子也一直是千百年來，人類生活中身兼多職的重要植物。作為建材，撐起了濕熱雨季的涼爽住宅；化做竹筏，承載了水鄉澤國的熙攘往來；憑藉工藝，以笙管笛簫之貌，譜寫出文化的世代交替；時至今日，蕨芽初長的竹筍，炊香後更是令人垂涎的佳餚。

不過，竹林的意涵與功能，不一定都是好的。透過生態學家之觀點——邱志郁團隊進行的竹林土壤學研究——揭露出不同竹林在生態中扮演的不同角色，例如：孟宗竹是劫掠資源的大盜，而刺竹則是營造希望的俠客。

大盜孟宗竹

孟宗竹，原產於中國大陸長江以南的溫帶地區，近百年前引進臺灣本島，適宜生長在氣候涼爽，海拔約 150-1600 公尺的中海拔地區，在臺灣以南投縣與嘉義縣種植最多。例如位於南投的「孟宗竹林古戰場」，是一片高聳入天的竹林，猶如電影「臥虎藏龍」裡的奇幻竹海。而孟宗竹的新生組織，就是我們常吃的竹筍，因採收季節的差異，而又有「冬筍」與「春筍」的不同稱呼。

然而，從生態的觀點來看，孟宗竹是個先天強勢的外來入侵物種，伴隨經濟誘因的人為操作，會逐漸蠶食摧毀森林。

孟宗竹具備「地下走莖」與生長快速的特色，能在地底下將竹林往外擴散蔓延，當竹筍從地下走莖伸出地表時，能迅速抽長生長，尋由林間的孔隙爭取獲致陽光的機會，若能達到既有林地的樹冠層高度，即已立於不敗之地。

孟宗竹林透過無孔不入的滲透本領，逐漸佔滿樹冠層的空隙，使日光難以照至地面，最終使得林木的幼苗因陽光不足而枯死，而既有林木也逐漸因自然老化而減少，使得森林衰退而被竹林取代。

除了先天生長快速和往外蔓延的本領，竹葉亦含有抑制其他植物生長的酚酸物質，也助長其生長優勢。此外，孟宗竹及其竹筍的經濟價值，也促使部分農人刻意損傷竹林邊緣的樹木，更加助長竹林生長擴張，以增加採收竹筍的機會。

孟宗竹林的擴張，除了侵略原有森林的空間，而使得生物多樣性降低以外，孟宗竹林的侵入，也會影響該地「土壤性質」的變化。

除了有機物總含量減少以外，孟宗竹林也會改變土壤中不同性質有機物的組成比例。相比起杉木林與過渡帶，孟宗竹林中的易分解有機物比例明顯較高，透過核磁共振、光譜分析與化學酸水解定量等技術，證實有機物比例的改變，源自於竹林的枯枝落葉與杉木林枝葉的成分差異。

枯落物的組成差異，造成土壤有機物組成結構改變。

竹林枯落物的成分，以易於分解的碳水化合物為主；但杉木林的枯落物，則含有不易分解的木質素、單寧、蠟質等物質。杉木林土壤中的有機物分解速度較慢，也具備較高比例的耐分解有機物，可維持土壤中腐植層組成的穩定性；相對而言，竹林只補充較少量的耐分解有機物，長久下來，土壤中耐分解有機物的成分會逐漸降低。

為了利用孟宗竹的經濟價值，人類經常砍伐竹林與採集竹筍，會連帶影響到竹林的土壤性質。因為砍伐竹林會直接帶走該塊土地的有機物；而採集竹筍因需翻動土壤，更會加速土壤有機物的分解，而使地力逐漸耗損。特別是耐分解性有機物，可以結合土壤礦物、形成穩定的團粒結構，而團粒結構之間的空隙，能使土壤具備保水、排水、透氣與蘊含養分的功能。孟宗竹林枯枝落葉只能貢獻較少的耐分解有機物，又加上人為頻繁翻動土壤，促進有機物分解，長期而言，耐分解有機物含量日漸減少，將造成土壤劣化。

因此，當土地長期被孟宗竹林佔據、並逐漸擴張時，會影響到森林健康且危及水土保持的機能。

除了觀察土壤性質，從微觀尺度來看微生物族群的組成，孟宗竹林土壤中的細菌多樣性高於杉木林。進一步分析微生物（包括細菌和真菌）族群結構，可發現孟宗竹林與過渡帶的微生物族群結構相似，但與杉木林截然不同，如下方兩張圖片所示。

雖然我們常認為自然界中生物多樣性越豐富越好，但對於森林土壤微生物的多樣性而言，則是不同的概念。

生態系的干擾和棲地破壞，會造成數量有限的高等動植物無法維持正常繁衍甚至滅絕，導致物種多樣性迅速減少。因為高等動植物原本數量就較為稀少，繁衍世代所需的時間也較長，當環境受到破壞時，個體數量遽減，可能導致滅絕，因此造成生物多樣性下降。

相對而言，孟宗竹林土壤微生物多樣性的增加，這現象主因是生態系被干擾，而改變微生物生存的環境壓力。例如，採收竹筍翻動土壤，會促進土壤有機物分解，釋放大量的養分。由於土壤中原本潛伏種類多樣、呈現休眠狀態的微生物，一旦環境中增加了大量養分，會促使各種微生物大量滋生。

原本個體數量稀少或維持休眠的微生物族群也被喚醒，爭相繁衍，引爆了微生物的多樣性。

如同城市汙水的微生物多樣性，會遠高於清澈溪水，但並不代表城市汙水的生態狀況較好。同樣地，當孟宗竹林土壤易分解的有機質變多，使環境壓力下降，就有利於微生物生長。

由此可見孟宗竹林的入侵，呈現表面繁榮的假象，實質不僅使土壤的品質劣化，更根本性地改變了整體生態。極為諷刺地，自古被文人雅士們歌頌志節的竹子，對森林生態系來說卻是個霸占掠奪資源、劣化土地的大盜。

義俠刺竹

忠義之士往往起於草莽之間。不若大盜般的孟宗竹，數百年來，「刺竹」則肩負起了保衛家園的任務，最近的研究更發現刺竹林有改善惡地土壤的生態功效。

刺竹，原產於中國大陸東南各省，數百年前隨漢人移居臺灣而被引入，普遍栽植於臺灣各地低海拔平地與丘陵。刺竹耐貧瘠、乾旱、水浸與強風，種植後可用來固定河堤，防止土壤被沖刷流失。又因竹桿基部密集且具備帶刺的枝條，構成類似鐵絲網的防衛功能，因此也常被先民種植於聚落四周當作圍籬，以抵抗盜賊與猛獸的侵擾。

日據時期，刺竹被引進種植於台南左鎮、龍崎與高雄田寮一帶，俗稱「月世界」的惡地。此類地形是由海底沉積的泥岩所構成，土壤質地緻密。隨板塊運動隆起浮出海面後，因質地黏重，使乾季時土壤堅硬而雨季濕滑；另因土壤間缺乏孔隙，難以洗去鹽分，呈現高鹽鹼性，不適合植物生長。

月世界的土壤缺乏孔隙，使得土壤排水性極差，下雨時因雨水無法向下滲透底層，而產生地表逕流沖蝕表土，最終形成了裸露崎嶇地貌。

然而，在這樣的惡劣環境，刺竹是少數能在惡地存續的優勢物種，特別是在較潮溼的北向坡，更可看到蔚然成林的刺竹林。

此外，透過有機物的累積和根部的延伸穿透，刺竹林也能增加惡地的土壤孔隙，使土壤保水能力增加，同時排水性質也變好，有助於洗去鹽類，並降低土壤的 pH 值。使惡地的土壤條件改善，而在未來能有利於其他植物的生存。

進一步分析土壤中的微生物族群結構，由於不同微生物物種的細胞膜的磷脂質脂肪酸組成種類與比例皆有差異，藉由此特性，利用氣相層析質譜儀 （GC-MS） 可判定土壤微生物的族群結構。結合統計上的主成分分析，可發現裸露地與刺竹林，呈現截然兩群不同的微生物群體。

再以 DNA 定序技術分析惡地的細菌種類，如下圖所示，裸露地土壤中「放線菌」與「 γ 變形菌」比例明顯較高，但細菌物種數量較少。而刺竹林中「酸桿菌」與「 α 變形菌」的比例則大幅提升。酸桿菌較適宜 pH 值較低的環境，是森林中的常見菌種，在裸露地則不存在。

刺竹林土壤中的細菌物種數量大幅增加，顯見刺竹林的生長，能改變土壤中的微生物族群結構，並增加微生物的多樣性。與前述孟宗竹林土壤微生物多樣性升高的概念相似之處，在於養分的供應和釋放；差異之處，在於刺竹林貢獻了彌足珍貴的有機物，得以讓瘠劣的月世界惡地土壤綻放生機；而孟宗竹林則是驕奢無度，揮霍原先樹林積累的資產。

相較於裸露地土壤貧乏的微生物多樣性，刺竹林中土壤微生物族群的增加與改變，亦有助於改善土壤物理化學性質，進而為未來其他植物的生長與生態演替，營造出有利的條件。

在萬物俱廢、生機凋零的月世界惡地，唯獨一身荊棘、生人勿近的刺竹林，以先驅者的角色在此綿延，更為後續演替的物種，奠基得以存續的立地條件。對比孟宗竹林侵占繁盛的森林，卻又揮霍剝奪土壤的有機質；刺竹林則是進駐凋敝殘破的惡地，貢獻極度欠缺的有機物。

孟宗竹林與刺竹林相比，儼然是生態系的地痞與俠客。

隨著分子生物學、細胞膜磷脂質成分分析、 DNA 鑑定等科學研究方法的建立與完備，研究團隊已能更有效率地理解自然現象，並建立解釋生態現象的理論。除了看透不同竹林的亦俠亦盜，目前也用於理解原始和次生林，以及紅樹林與水田土壤中的生命現象。

透過生態學家之觀點，讓我們能運籌帷幄於實驗室之中，決戰千里之外的山林惡地之巔。而研究也不只是發表於論文，邱志郁將竹筍在土壤中沉潛蓄勢待發的生態習性，隱喻為下方這首詩，融合對意中人的思慕，與期勉學子立定標竿、堅持不懈的心思。

延伸閱讀

• 邱志郁的個人網頁
• 〈綠逸詩情：竹林〉，作者：邱志郁
• 〈刺竹林明顯改善惡地土壤品質〉，作者：邱志郁
• 〈孟宗竹入侵杉木林促進土壤劣化〉，作者：邱志郁
• 〈雨中竹──三部曲〉，作者：邱志郁。《秋水詩刊》第 154 期，2012.7Lin, Y.T., Whtman, W.B., Coleman, D.C., Shiau, Y.J., Jien, S.H. and Chiu, C.Y.*, 2018, “The influences of thorny bamboo growth on the bacterial community in badland soils of southwestern Taiwan”, Land Degradation & Development, 29(8), 2728-2738.
• Shiau, Y.-J., Wang, H.-C., Chen, T.-H., Jien, S.-H., Tian, G., and Chiu, C.-Y.*, 2017, “Improvement in the biochemical and chemical properties of badland soils by thorny bamboo”, Scientific Reports, 7, 40561.
• Wang, H.C., Tian, G., and Chiu, C.Y.* , 2016, “Invasion of moso bamboo into a Japanese cedar plantation affects the chemical composition and humification of soil organic matter. ”, Scientific Reports, 6, 32211.
• Chang, E.H. and Chiu C.Y.* , 2015, “Changes in soil microbial community structure and activity in a cedar plantation invaded by moso bamboo ”, Applied Soil Ecology, 91, 1-7.
• Lin, Y.T., Tang, S.L., Pa, C.W., Whtman, W.B., Coleman, D.C. and Chiu C.Y. * 2014, “Changes in the soil bacterial communities in a cedar plantation invaded by moso bamboo”, Microb. Ecol. , 67, 421-429

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位