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羨慕別人吃不胖?祕密武器藏在腸道裡!

Mr. 柳澤(楊仕音)
・2017/01/27 ・2916字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 583 ・九年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 採訪/趙軒翎|泛科學內容編輯
  • 撰文/楊仕音

真的存在肥胖體質嗎?

「體質」一詞聽來玄虛,但有過減重經驗的人應該對個體差異相當有感——有些人吃再多也不易發胖,可有些肥胖體質的個體卻沒辦法這麼有口福了。

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有些人怎麼吃都不會胖,不過有些人可能喝杯水就…。圖/By Thomas Hawk @ flickr, CC BY-NC 2.0

肥胖體質到底是什麼?無論是先天因素或後天因素所致,肥胖體質可以簡化成「生態系」一詞。提到「生態系」,絕大多數人首先聯想到的可能是地球上所有相依相存的生物和生存環境。其實,我們每個人身上隨時都攜帶著一座專屬生態系,而近來科學家目光的焦點——腸道生態系——與肥胖體質之間的關係密不可分。

腸道生態系是一座住滿各式各樣微生物的部落,稱為「腸道菌相」(gut microbiota)。台灣國家衛生研究院免疫醫學研究中心高承源助研究員團隊 [註 1],發現調控腸道菌相平衡的新機制,並且進一步證實特定腸道菌相能有效增加個體的代謝率和能量消耗,抑制因飲食引發的肥胖症。此研究成果已發表於國際知名期刊《自然微生物》(Nature Microbiology)。

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如何確認基因功能?

過去的研究顯示,小鼠體內的遺傳基因 DUSP6 與飲食誘發型肥胖症(diet-induced obesity)所導致之脂肪肝和糖尿病等徵狀息息相關,因此研究團隊決定鎖定該基因,分析它的功能作用是否可以改變小鼠對飲食誘發型肥胖症的反應與腸道菌相組成。

然而,即使只是單一基因的表現與調控機制,在活體內由於受各種因子交互影響,追蹤起來比想像中的複雜許多,所以科學家採用的方式多半是「從缺陷中尋找線索」。換句話說,即是先將 DUSP6 基因剔除,再觀察缺少該基因的小鼠腸道生態系發生了什麼事。

研究團隊將 DUSP6 基因剔除小鼠與對照組的小鼠做比較,同時餵食兩組小鼠高脂肪飼料。圖/By crwr @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0
圖/By crwr @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

第一步,研究團隊將 DUSP6 基因剔除小鼠與對照組的小鼠做比較,同時餵食兩組小鼠高脂肪飼料。結果發現 DUSP6 基因剔除小鼠雖然攝食量沒有減少,但血糖耐受度和胰島素敏感度增加 [註 2]、脂肪肝發生率低,更重要的是脂肪細胞還會恢復正常大小,進而抑制體重增加 [註 3:肥胖細胞的數量不會減少,但本身會縮小]。

看到這個結果,研究團隊覺得相當驚奇,因為這類基因剔除實驗,科學家通常預期有缺失基因的個體,健康狀態會變得比正常個體差,沒想到在這個實驗中卻發現,缺少 DUSP6 基因的小鼠不但沒有變胖,反而還能抑制肥胖。高承源博士表示,起初,團隊有些懷疑自己的研究結果,但就在一、二個月後,美國另一個研究團隊竟然發表了一篇文獻,他們所觀察到的現象與國衛院團隊相似。不僅如此,美國實驗團隊研究中所提到的 DUSP6 基因對於肝臟代謝相關機制的影響,正是原本國衛院團隊接下來打算探討的題目。「我們覺得這件事有好有壞,」高承源說,「好的是他們的論文增加了我們對研究結果的信心,但也表示我們得另尋研究方向了。」

便便中藏有腸道菌的秘密

DUSP6 基因剔除小鼠是透過什麼樣的機制,來讓同樣吃高脂肪飼料的小鼠,達到抑制體重增加的效果?這和我們一開始提到的腸道生態系有沒有關係呢?高承源博士的團隊接下來試著從腸道菌切入,而要取得 DUSP6 基因剔除小鼠的腸道菌,就得從牠的「便便」下手了。

沒有錯,便便中藏有生物的腸道菌密碼,要知道這些腸道菌對於肥胖有沒有影響,就得將這些腸道菌移植到另一隻小鼠身上,再仔細觀察牠的身體反應和變化。所以研究團隊將 DUSP6 基因剔除小鼠(以下簡稱移植鼠)的便便,移植至野生型小鼠(以下簡稱被移植鼠)身上。聽起來很可怕,但這也是為了讓你這小胖子別再胖下去實驗需求。結果發現,被移植鼠不僅能量消耗增加,並且與移植鼠一樣,具有抑制高脂飼料所造成的體重增加、脂肪細胞肥大、脂肪生成與脂肪肝等症狀的能力。

圖/國家衛生研究院電子報
圖/國家衛生研究院電子報

這代表 DUSP6 基因剔除小鼠的腸道菌中,藏有一些能抑制肥胖的秘密武器囉?

研究團隊進一步分析 DUSP6 基因剔除小鼠小腸組織內的 RNA 表現,發現 DUSP6 基因缺失會加強細胞緊密度相關的基因表現(gene expression);也就是,DUSP6 基因剔除小鼠可藉由增加細胞緊密度、降低腸道上皮細胞的通透性,來維持腸黏膜與腸道菌相間的平衡,並且避免細菌內毒素滲漏至血液循環、引起全身性慢性發炎。簡單來說,細胞間的連結愈緊密,上皮細胞的屏障效果就像座固若金湯的城堡,難以被外來病原攻陷,因此可保護原始健康腸道的菌相平衡不被破壞。此外,DUSP6 基因剔除小鼠還能逆轉因高油脂飼料擾亂的腸道基因群表達,降低高油脂飼料引致的 T 細胞發炎反應,藉穩定腸道免疫調節來維持有利於個體代謝之菌相,形成個體體內一個「吃不胖的腸道生態系」。

小鼠歸小鼠,那能不能抑制我的肥胖?

圖/Tony Alter@flickr
圖/Tony Alter@flickr

看到這裡大家最關心的應該是,那在人身上 DUSP6 基因剔除個體的腸道菌,究竟有沒有辦法幫助我們抑制肥胖啊?

高承源博士說,人身上確實也有 DUSP6 基因,但要了解人身上的作用機轉,實際上非常困難。科學家無法像製作基因剔除鼠一般任意的操弄人身上的基因,通常得透過醫院蒐集到相關案例或樣本來分析。臨床案例樣本分析在癌症研究上常用,可是癌症相關的疾病手術機會多,自然也有較多檢體,但肥胖(或是抑制肥胖)的檢體到底該去哪裡搜尋,就令人頭大了。

當然團隊也希望最終可將此機制,應用於人體肥胖及相關代謝疾病的治療和預防。目前研究人員正著手深入分析 DUSP6 基因剔除小鼠糞便中的腸道菌相,試圖篩選並培養出具有可幫忙人類抑制肥胖效果的腸道菌株。

從腸道生態系改變肥胖體質的未來或許離我們不遠,但在科學家實現這個美夢之前,面對農曆春節滿桌的大魚大肉,還是得多加節制;即使不是為了保持身材,也需留意因口腹之慾而帶來血糖、血脂飆高等健康風險。

註解

  1. 本次實驗研究團隊,包括國家衛生研究院免疫醫學研究中心高承源博士、阮振維博士、助理黃芝婷,於免疫醫學研究中心譚澤華主任提供之基因剔除小鼠及相關資源支持下,與美國 Sarah Statt 博士、清華大學詹鴻霖教授及博士生蔡伊葶、國衛院細胞與系統醫學研究所郭呈欽研究員、群體健康科學研究所廖玉潔研究員等人組成的跨領域團隊。
  2. 胰島素控制血糖平衡,促使肝臟、肌肉將血液中的葡萄糖轉化為肝醣儲存,所以當身體對胰島素變得不敏感時,需要分泌更多胰島素身體才會有反應,最後產生胰島素的細胞過度疲勞,便不再分泌胰島素,葡萄糖耐受度降低,血糖居高不下,最後轉為糖尿病。
  3. Spalding K.L., Arner E., Westermark P.O., Bernard S., Buchholz B.A., Bergmann O., Blomqvist L., Hoffstedt J., Näslund E., Britton T., Concha H., Hassan M., Rydén M., and Frisén J., Arner P. (2008) “Dynamics of fat cell turnover in humans.” Nature 453 (7196), 783-787.

原始研究

  • Ruan, J.W., Statt, S., Huang, C.T., Tsai, Y.T., Kuo, C.C., Chan, H.L., et al. (2016) “Dual-specificity phosphatase 6 deficiency regulates gut microbiome and transcriptome response against diet-induced obesity in mice.” Nature Microbiology (16220), 1-12.
文章難易度
Mr. 柳澤(楊仕音)
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週間為科普人兼專利人,週末悄悄變身為素人畫家。 臺大動物學系學士、動物學研究所碩士畢,主修病毒遺傳。美國常春藤Dartmouth College工商管理學碩士畢。 譯有多本科普人文書籍與影片字幕,熱愛科普閱讀、寫作和從科學發想的藝術創作。獲頒吳大猷科學普及著作翻譯類獎。

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烘焙東西軍,有添加麵包 vs. 無添加麵包,今天想吃哪一道?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/09/20 ・2178字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 家樂福食物轉型計畫 委託,泛科學企劃執行。

  • 文 / 陳彥諺

《烘焙東西軍》熱映開播啦!這一集真的很「熱」,因為節目邀請到了兩位烘焙達人來到現場熱烘烘的烤!麵!包!

第一位華麗登場的,是有著亮麗小鬍子、動作咻咻咻超有效率的「有添加師傅」,另外一位古意老實、動作慢條斯理的,則是近年來越來越被看重的「無添加師傅」——這是一場「有添加」與「無添加」的世紀大對決!

《烘焙東西軍》這次邀請了「有添加師傅」和「無添加師傅」來烤麵包。圖/家樂福提供

「有添加」與「無添加」的世紀大對決

外表亮麗的有添加師傅,其實早已憑著「三好」稱霸市場多年。所謂的三好,是好快、好吃、好美!為何會這麼說呢?

食品添加物存在於食品中許久,早期因為食物加工技術不夠精良,為了食品安全無虞,便添加可以讓食物安定的添加物,延長保存期限。又因為食品添加物可以改變食品的外觀、口感、縮短製作時程等,因此,長期以來受到業者及消費者的偏愛。

有添加師傅憑著「好快、好吃、好美」稱霸市場多年。圖/家樂福提供

不過,近來由於食安事件頻繁,食品添加物早已偏離了原先讓食物安全的初衷,在追求好吃、好快、好美的背後,卻可能造成身體上的負擔與健康風險!製造過程是否安全合理?乾淨衛生?也是打了許多問號。

再加上現在因健康養生的意識抬頭,消費者們越來越注重吃下肚子的食物成份,開始努力追求簡單無添加。也因為隨著食品加工技術越來越棒,能夠透過改善製程,有效減少添加物的必要性。終於,在消費者意識抬頭、技術成熟等各方條件皆備下,古意老實、耗費工時的無添加師傅,多年以後,開始受到矚目啦!

在這場世紀對決中,有添加師傅在民眾都還來不及反應時,就已經做好了熱騰騰的麵包,每一個麵包都飽滿好看、香氣濃郁,簡直是施了魔法一樣!但見到這麼多食品化工添加物做出來的麵包,難道就不能有更健康的材料選擇或做法嗎?

反觀無添加師傅,他按部就班的從麵粉開始精心挑選,接著再逐一加入可以溯源的材料,接下來,順應麵包的特性自然發酵。即使有添加師傅已經端出熱騰騰的麵包了,無添加師傅仍然不為所動,他循序漸進,寧可耗時製作,堅持做自己的無添加麵包。

無添加師傅之所以堅持,那是因為他秉持著麵包不用任何添加物,不講求快速便利,用純淨的原料配方、遵循傳統法國工法,做出來的麵包也可以照樣香氣四溢、美味好吃,更重要的是每一口都吃的健康又安心!

無添加師傅堅持不用任何添加物,不講求快速便利,用純淨的原料配方、遵循傳統工法。圖/家樂福提供

當兩位師傅的麵包端上評審桌⋯⋯

有添加師傅的麵包外表金黃澎潤漂亮,無添加師傅的則是外表非常質樸。

不過,當評審們吃下麵包後,外表質樸的無添加師傅,竟然擄獲了評審們的心!

怎麼辦到的呢?這是因為花了較多時間製作的無添加麵包,保濕度較佳,口感也較有層次。當評審一口接著一口品嚐,會發現吃的都是食物的鮮甜原味—無添加麵包是名為「裸麵包」的寶藏男孩啊!他不同於外表上看起來質樸敦厚,只要用心切開,裏頭包裹著滿滿新鮮在地的果乾和堅果,是誠心誠意的美味。

烘焙界的寶藏男孩「裸麵包」,是怎麼來的?

堪稱烘焙界的寶藏男孩「裸麵包」,是來自於家樂福自製的烘焙產品。長期關注食物真實性與為顧客把關健康的家樂福,2014 年就開始著手了「無添加驗證計畫」,也在 2019 年取得了「A.A. 無添加驗證標章」,更透過第三方專業機構親赴產線檢驗、不定期抽查等層層審核程序,取得了嚴謹認可。

要打造寶藏男孩般的「裸麵包」,並不是容易的事。許多標榜安心安全的麵包,都只能做到製程及配料上的無添加;而追求極致的家樂福,自製白吐司則從特製 100% 的無添加麵粉開始,掌握源頭,做最純淨、最真實且赤裸的麵包。

這是一款依循歐盟規範,取得 A.A. 無添加標章,第三方驗證後可信賴的麵包。

這是關注在地的暖心麵包,嚴選在地好食材、講求動物福利,選用當季水果、非籠飼雞蛋、透明鮮奶、以安佳奶油取代人造奶油⋯⋯。

這是減塑又減廢,以醜蔬果製作配料,減少食材浪費,更導入環保包材,友善環境的麵包。

烘焙東西軍「有添加師傅」與「無添加師傅」的對決,我們看到了,天公疼憨人,穩扎穩打、工法較繁複的無添加製程,受到消費者的青睞——這一場對決,由純粹、誠實、充滿善意的裸麵包,「無添加師傅」獲勝。

【家樂福食物轉型計畫】烘焙東西軍「有添加麵包」v.s.「無添加麵包」的世紀對決,今天你選哪一邊?影/YouTube
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歐洲人克服乳糖不耐,少拉肚子就是達爾文贏家?
寒波_96
・2022/09/16 ・3812字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

牛奶、羊奶等生乳中含有乳糖(lactose),可以被乳糖酶(lactase)分解。但是小朋友長大以後,乳糖酶基因便不再表現,失去消化乳糖的能力。幾千年前,世界各地卻出現多款基因突變,讓人能一輩子保有乳糖酶。2022 年一項針對歐洲的研究提出觀點:這項能力之所以受到天擇喜好,是因為能避免拉肚子!?

人類如今也發明去除乳糖的牛奶。圖/被拍電影耽誤的置入性行銷之神──Michael Bay 麥可貝

史上最強遺傳適應,演化過程出乎意料?

人類原本和眾多哺乳動物一樣,小時候依賴母乳餵食,長大後不再喝奶,乳糖酶也失去作用。但是隨著人類馴化牛、羊等動物,即使是成年人也常有機會吃奶。

另一方面,由於乳糖酶基因外頭的調控位置突變,使得許多歐洲、非洲人的酵素在成年後可以持續作用,稱為乳糖酶持續性(lactase persistence,簡稱 LP,也就是乳糖耐受),而且同樣效果的不同突變,至少獨立誕生過 5 次。

具有某方面優點,使得存在感增加的 DNA 變異,稱作遺傳適應(genetic adaptation)。已知的人類案例非常多,天擇的影響力有強有弱,LP 算是受到最強烈天擇力量的基因之一。

由此推敲,當人類開始養牛、養羊,又吃奶以後,同時衍生 LP 應該是順理成章的事?然而,一系列考古學、遺傳學、古代遺傳學的探索,卻徹底打破上述看似合理的推論。

首先,考古學調查發現人類在中東馴化牛、羊,吃奶的歷史至少有 9000 年,接著距今 7000 年前已經引進歐洲多處。再來,由遺骸中直接取得古代 DNA 得知,LP 遺傳變異要等到 4000 多年前才出現,而且超過 3000 年前都還很小眾,最近 2000 年內才大幅提升存在感。

顯而易見,人類開始吃奶的年代,比獲得成年後消化乳糖的能力,更早好幾千年。 2022 年新發表的研究透過更廣泛的取樣分析,再度確認這件事。

由陶器中取樣乳脂質的地點和年代。圖/參考資料 1

再度確認:吃奶比遺傳突變更早好幾千年

隨著技術進步,如今有好幾種方法判斷古代人會不會吃奶,像是分析牙結石中的乳蛋白、容器中的乳脂質等等。新研究偵測陶器中的乳脂質,包括以前發表 188 處,以及新取得 366 處,總共 554 處中東、歐洲的遺址中,得知 6899 件乳製品存在的紀錄。

吃奶的文化能追溯到中東,新石器時代擁有農業的人群,帶著他們的牛、羊一起移民歐洲,也將吃奶文化傳入歐洲。到了距今 7000 年前,歐洲各大地區已經出現乳製品。也許不見得會直接喝生乳,不過肯定存在起司等生乳加工的食品。

比較特殊的是巴爾幹半島,現在的希臘。那時居民會養牛,養羊,吃肉肉;但是分析超過 870 件陶器,完全見不到乳脂質的蹤影。此處或許更晚才建立起吃奶文化。

總之,7000 年前吃奶文化已經廣傳歐洲各地。相比之下,比對不同年代、地點的死人骨頭取樣,消化乳糖的 LP 遺傳變異最早在 4600 年前現蹤,比吃奶晚很多。

而且 LP 出現一段時間後,存在感依然非常低,距今 3000 到 5000 年前的青銅時代,LP 並沒有什麼過人之處。到此為止,LP 只能說是人類族群中的一款普通變異,還不能算是遺傳適應。

不同年代,歐洲各地的吃奶狀況。距今 7000 年前之際(5000 BC)吃奶已經相當普及。圖/參考資料 1

現代社會:能代謝乳糖沒有好處,不能代謝只有小小壞處

儘管比本來以為的晚很多,LP 遺傳變異在歐洲族群的比例,還是於最近 3000 年內明顯上升。它到底因為什麼優點才受到天擇青睞,歷來爭論不休,有人提出營養、維生素D 等假說,可是都缺乏決定性的證據。

搜集幾十萬人遺傳資訊的英國生物樣本庫(UK Biobank),近來被大量用於各色分析。這項研究從中探討 LP 的影響,分析對象中大部分人具有 LP,少數人沒有(論文用語是 lactase non-persistent,縮寫為 LNP,也就是乳糖不耐)。比對得知,LP 並不會影響喝奶、食用乳製品的行為。

直接喝奶才有乳糖代謝的問題,加工成起司等乳製品可以避免,但是「問題」也許不是真的問題。更進一步比對,LP 對於健康狀況也沒什麼影響。簡單說就是:對 33 萬位英國人的分析發現,LP 與否,無關緊要。

加上其餘資訊推論,現代社會在正常情況下,缺乏 LP 大概就是喝奶拉肚子,不是什麼嚴重的問題。例如隨著中國經濟發展,沒有 LP 的中國人大量喝奶,多數也沒怎麼樣。

這也符合台灣人的經驗,台灣人配備 LP 的比例不高,可是隨著飲食習慣改變,多數人也就是這樣喝奶。另外喝奶會改變人的腸道菌,影響消化狀況,也是一個影響因素。

普遍缺乏 LP 的台灣人,很多人也是生乳照樣喝。圖/[廣宣] 牛奶妹 徵求中興大學牧場鮮奶長期訂戶

飢荒、疾病,時代力量的逆境考驗?

為了解釋歐洲歷史上 LP 比例的大幅上升,許多論點提出喝奶的優點,但是想想頗有可疑。把鮮奶加工製成乳製品,就能輕易抵銷 LP 問題,即使是飢荒時節也不例外;不能直接喝奶也不會餓死,吃起司就好。在營養加分方面,能喝奶真的有什麼優勢嗎?

由人群中遺傳變異的比例變化,我們能評估天擇影響的結果,但是不見得能抓到當初天擇真正的目標。新研究的分析指出,LP 的意義似乎不在創造優勢,而是避免劣勢。

跑完一大堆統計分析後,有兩項因素和 LP 的關聯性最高。一項是人口數量的波動,另一項是人口的密度。論文的解釋是,人口數量波動和飢荒有關(飢荒讓人口減少),密度和傳染病有關(人變多會增加傳染病的機率)。

沒有 LP 的人直接喝奶,副作用往往是腹瀉,在豐衣足食的現代社會多半沒有大害,還能刺激代謝,順便減肥;雖然對某些人而言,拉肚子依然是困擾的問題。

至於營養不良的人,腹瀉更可能出問題;某些疾病下,拉肚子造成脫水,容易重傷害健康。時常被營養不良、傳染病、飢荒等災厄糾纏,是古代的常態。

由此推論,不論是饑荒的短期逆境,或是傳染病的長期逆境(論文沒有特別討論,我想也包括寄生蟲?),配備 LP 的人由於能少拉肚子,生存機率也會大一點。

不同地區的人群,在不同年代的 LP 人口比例。圖/參考資料 1

魔鬼藏在拉肚子?

影響最大的年齡層可能介於 5 到 18 歲。此一小大人的階段,乳糖酶將漸漸失去作用;營養不良、體弱多病的人身體比較脆弱,拉肚子是要命的事,這或許正是天擇的目標!

古時候衛生狀況不佳,拉肚子大概很常見,而未成年人的死亡率也遠勝現在,小孩死掉並不意外。在此之下,能減少拉肚子的 LP 遺傳變異,長期累積下來,正面影響力或許頗為可觀。

這項研究的說法是否正確?它仍不足以算是決定性的證據,不過脈絡頗有道理。非洲也有多個獨立誕生的 LP 遺傳變異,相較於歐洲了解少很多,這是個潛在的研究方向。

另外不可忽視,讓乳糖酶維持作用的 LP 遺傳變異,也受到飲食習慣、生活背景影響,不單純是遺傳的事。例如自古牧業發達的蒙古、哈薩克,居民的 LP 比例一直很低,幾千年來也活得很好。少拉肚子也許能解釋歐洲的狀況,其餘地區不宜過度延伸。

延伸閱讀

參考資料

  1. Evershed, R. P., Davey Smith, G., Roffet-Salque, M., Timpson, A., Diekmann, Y., Lyon, M. S., … & Thomas, M. G. (2022). Dairying, diseases and the evolution of lactase persistence in Europe. Nature, 1-10.
  2. The mystery of early milk consumption in Europe
  3. Famine and disease drove the evolution of lactose tolerance in Europe
  4. How humans’ ability to digest milk evolved from famine and disease
  5. Ancient Europeans farmed dairy—but couldn’t digest milk

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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逼小鼠游泳,還怪牠放棄掙扎?
胡中行_96
・2022/07/07 ・2777字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「可有任何事物能令你恐懼?」「有,孤獨地死去。因此,我帶你同行。」-電影《比得兔》(2018)。[1]拉別人陪葬的概念,雖然不太道德,但確實使人安心。然而,「兄弟爬山,各自努力」,人生總有非得獨立克服的重大挑戰。在缺乏救援的情況下,僅知他人也正經歷相同的苦難,對當事者又會有何影響?

《救難小福星》(2022)的花栗鼠,代替小鼠示範本研究的核心精神。圖/IMDB

實驗小鼠接受挑戰

日本研究團隊買了一票10週大的雄性實驗小鼠(C57BL/6 N),來接受行為測試。[備註]為避免不同生理性別的反應差異,可能影響比較結果,雌性被排除在外。小鼠們4到5隻住一籠,裏頭吃喝無限供應,室溫維持在攝氏23到26度之間,照明每天開關各12小時循環。[2]總之,小鼠養尊處優,就等著任人宰割。

C57BL/6實驗小鼠的正常狀態。圖/Scientific Reports

實驗項目:懸尾測試、強迫游泳測試

懸尾測試(tail suspension test):小鼠尾巴末端,被用膠帶固定,整隻吊離地面60公分。[2]

左圖/參考資料 2

強迫游泳測試(Porsolt forced swim test):在透明圓柱容器中,注入23 °C的水,直到水深達7.5公分,再將小鼠放置其中。[2]

右圖/參考資料 2

這二項行為測試,又分別以三種模式進行:[2]

  1. 每次一隻小鼠受試。
  2. 一次有二隻小鼠參與,中間以不透明隔板分開。理論上,還是可能聞到對方的氣味,或聽到彼此的聲音。
  3. 同時實驗的兩隻小鼠之間,沒有隔板阻擋視線。
三種模式:單鼠、雙鼠有隔板,以及雙鼠無隔板。圖/參考資料2,Figure 2a & Figure 3a

此外,為了瞭解受試小鼠是否會受同儕反應的影響,在雙鼠被迫游泳前,還有一道手續:先把小鼠關進圓柱容器中10分鐘,使其失去活動力,再對其中幾隻注射抗憂鬱劑imipramine。另一方面,能夠運動或是靜止的黑色玩具,也被納入此試驗。換句話說,除了單鼠模式外,所有游泳測試都會有下列5組之一,與被觀察的實驗組小鼠相鄰:[2]

  1. 正常的對照組小鼠。
  2. 低活動力小鼠。
  3. 打了抗憂鬱劑的高活動力小鼠。
  4. 毫無作為的黑色玩具。
  5. 動作頻頻的黑色玩具。
強迫游泳測試的組別,由左至右:正常、低活力、高活力、靜止玩具,以及運動玩具。圖/參考資料2,Figure 5a

無論是上述哪種類型的實驗,每回都必須維持6分鐘,全程監視錄影,並記錄小鼠停止掙扎的次數與秒數。[2]

實驗結果:游泳的小鼠受鄰居或環境影響

日本團隊在2022年6月2日的《科學報告》(Scientific Reports)期刊上,發表了這個研究的結果:在二種測試中,小鼠放棄掙扎的次數,都沒有因為同伴或玩具的加入而改變。參加懸尾測試的小鼠,可能因為無法輕易轉頭觀察環境,所以同時受試的小鼠數量,以及是否加入隔板,都不會改變牠們不動的時間長度。相反地,在強迫游泳測試裡,實驗組小鼠的姿勢,比較容易察覺周遭變化。因此,不管有無隔板,旁邊出現什麼狀態的同類或玩具,小鼠都會靜止較久。[2]

於是,日本科學家下了一個結論:抓小鼠來實驗的時候,請記得注意牠們是否被鄰居或環境影響,以預防研究不精準。[2]但是,去除小鼠周遭的干擾,我們就一定會得到想要的結果嗎?

強迫游泳測試的根本問題

強迫游泳測試於1970年代誕生後,就時常被拿來驗證抗憂鬱劑的效果。21世紀初,其運用愈加盛行。到了2015年,平均每天有一篇精神科論文,是根據這種實驗寫出來的。使用該測試的研究人員,普遍相信小鼠放棄掙扎的行為,是一種絕望的憂鬱表現。所以,當小鼠在水裡被搞到生無可戀,再投以抗憂鬱劑,理論上就能從牠們用藥前後的行為異同,來分析藥效。[3]

唯一的癥結是:沒有人類能參透小鼠的感受。

♪小鼠不會寫信告訴您~ ♪ 今天的海是什麼顏色~ ♪牠的心情又如何~ 圖/Jack Robinson

反省強迫游泳測試的必要性

2019年的《自然》(Nature)期刊,以專文反省採用強迫游泳測試的必要性。畢竟醫藥界多年來的經驗顯示,該測試僅適用於百憂解(Prozac,學名:fluoxetine)等SSRI抗憂鬱劑。SSRI向來能讓小鼠在水中放棄掙扎前,多游一陣子;但其他抗憂鬱藥物,卻未必在小鼠身上造成相同作用。更令科學家困惑的,是有別於人類得長時間服藥才能抑制症狀;小鼠對藥物的反應通常極為迅速。這在在都說明,強迫游泳測試或許只是把小鼠整慘了,又未必使之憂鬱,而且根本不能提供對人類有用的科學數據。[3]

有鑑於此,世界上不少知名藥廠,例如:賣COVID-19快篩劑和諸多醫藥產品的羅氏(Roche)、在嬌生旗下做COVID-19疫苗等藥物的楊森(Janssen),以及從奶粉商亞培分離出來專心製藥的艾伯維(AbbVie)等,近年都已經揚棄強迫游泳測試。[3]

強迫游泳測試只會讓人類與小鼠兩敗俱傷。圖/John Tenniel (Wikipedia)

至於日本實驗裡的小鼠,牠們在為科學奉獻之後,被用二氧化碳安樂死,從此不再遭受人類的折磨。[2]

  

備註:C57BL/6是一種實驗小鼠的品種,在繁衍數個世代之後,產生了具有相異特質的亞種。為了區別這些亞種,C57BL/6後面要加上繁殖小鼠的單位代號。例如:C57BL/6 J的J代表美國「傑克遜實驗室」(the Jackson Laboratory),而C57BL/6 N的N則是指美國「國家衛生研究院」(the National Institutes of Health,簡稱NIH)。[4]

參考資料

  1. PETER RABBIT Funny Scenes Compilation, 5:39 – 5:44 (FRESH Movie Trailers, 2021)
  2. Ueno H, Takahashi Y, Murakami S, et al. (2022) ‘Effect of simultaneous testing of two mice in the tail suspension test and forced swim test’. Scientific Reports, 12 (9224).
  3. Reardon S. (2019) ‘Depression researchers rethink popular mouse swim tests’ Nature, 571, 456-457.
  4. There is No Such Thing as a C57bl/6 Mouse! (The Jackson Laboratory, 2016)
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。