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發現能治療糖尿病的胰島素——胰島素與生技產業的誕生(上)

賴昭正_96
・2017/02/15 ・3994字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

糖尿病(diabetes)似乎是有人類就有的疾病,早在西元前 1552 年埃及就有記載小便頻繁導致身體虛弱的現象。西元 200 年左右,希臘哲學家亞里斯多德首先使用 diabetes 來描述此一現象。在拉丁文裡,diabetes 是多尿的意思,與「糖」無關。1675 年威利斯(Thomas Willis)因病人尿中具甜味而加 mellitus(拉丁文意「甜」),稱為 diabetes mellitus;但現在均只簡稱為 diabetes。

在中國,西元前 200 年左右的醫學書《黃帝內經》中也載有頻尿、多渴、及身體虛弱的疾病,稱為「消渴」。西元 600 年左右,隋唐甄立言所著之《外台祕要》中謂「消渴小便至甜」應是中國有關糖尿病的最早記載。

儘管有如此淵源長久的歷史,但人類卻遲至 1920 年代才偶然地發現糖尿病的病因是胰臟內分泌胰島素不足所致;其醫治方法則只是不停地注射胰島素。當時胰島素的來源是豬、牛的胰臟。1970 年代初,生物科技技術「重組 DNA」(recombinant DNA)開始在大學裡萌芽之際,一位即將失業的麻省理工學院畢業生竟然看到了商機。他説服了「象牙塔」裡的一位教授,合組了世界第一家基因工程公司,在短短兩年內發展出了「人造」人類胰島素,率先敲響了到 2015 年已達 1330 億美元的生物科技產業革命之鐘!

胰臟。圖/By BruceBlaus, CC BY 3.0, wikimedia commons

胰臟位於胃後,長約 15 公分,為一消化與內分泌系統。內有由三百萬細胞組成的許多呈星卵圓形蘭氏小島,按照染色的性質不同可分為四種細胞:

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(1)α 細胞:分泌升糖素(glucagon)
(2)β 細胞:分泌胰島素(insulin)
(3)γ 細胞:分泌胰多肽(Pancreatic polypeptide, PP)
(4)δ 細胞:分泌生長抑制素(somatostatin)

患糖尿病者,診斷上以血糖升高及尿中含糖為特徵,一般分為二種:

(1)第一類糖尿病:胰島素分泌不足
(2)第二類糖尿病:不能充分利用胰島素;50% 的患者之 β 細胞在 5~10 年內均慢慢失去其功能

據世界衛生組織(WTO)2016 年 11 月的報導:

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(1)全世界糖尿病病人數從 1980 年的 1.08 億增加到 2014 年的 4.22 億;
(2)全世界 18 歲以上成人糖尿病患病率從 1980 年的 4.7% 增加到 2014 年的 8.5%;
(3)糖尿病是失明、腎衰竭、心臟病發作、中風和下肢截肢的主要病因。

胰島素的發現雖然不能根治糖尿病,但卻讓患者能過著幾乎完全與正常人一樣的生活;「人造」人類胰島素的發明,開創了製造藥物的新紀元:生長激素、溶血栓蛋白質、B 型肝炎疫苗、紅血球生成素等生物科技產物不斷地相繼出現……希望讀者能與筆者一起在此分享這一段可歌、但不可泣的「胰島素與生技產業誕生」的醫學故事吧!

從胰臟的蘭氏小島說起

1869 年 2 月,德國柏林病理學學院的一位博士班學生蘭格漢(Paul Langerhans)提出一篇題為〈胰臟顯微解剖學的新知〉(Contributions to the Microscopic Anatomy of Pancreases)的論文,說明他在胃下面的脆弱葉狀器官胰臟內,發現許多不同於周邊之細胞小島,這些細胞群後來被稱為「蘭氏小島」(islets of Langerhans)。只是此時他雖然注意到了看起來像是神經的細胞,廣佈在這些細胞群內,但卻完全不清楚它們的功能。

1889 年,為了瞭解胰臟的功能,法國兩位外科手術醫生梅倫(Joseph von Mering)及明考斯基(Oskar Minkowski)將狗的胰臟割除,發現這隻可憐狗整天口渴及隨地小便。數日後,一位助手覺得實驗室內的蒼蠅好像突然多了起來,尤其是在狗小便過的地板。分析狗尿及其血液後,梅倫及明考斯基很驚奇地發現裡面充滿了糖份!顯然地,胰臟具調解體內糖份代謝的功能,它一旦受損將導致糖尿病。就這樣,梅倫及明考斯基無意中發現了「困擾」人類三千多年之糖尿病的病源(不過人們真正因糖尿病造成「困擾」可能是在 21 世紀吧)。

1895 年,沙佩-沙爾(Edward Albert Sharpey-Schafer)爵士提出糖尿病是因缺少一種由胰臟之「蘭氏小島」所製造出來的物質所致。他後來建議稱這一物質為 insuline,後改稱為 insulin(此字源自拉丁文 insula,意為小島),中文譯為「胰島素」,指胰臟小島分泌出來的激素。

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胰島素的發現

可是這「胰島素」物質到底是什麼呢?由於胰臟也分泌蛋白質分解酶,可破壞胰島素,因此想從絞碎之胰臟中分離出胰島素的實驗,幾十年都沒什麼大進展。

1921 年初,加拿大多倫多大學講師班廷(Frederick Banting)醫生從巴倫(Moses Barron)文章中發現結紮胰臟管可悶死分泌蛋白分解酶的細跑,因此想到了一個可能分離出此物質的方法。但當時加拿大研究糖尿病的大師麥克勞德(John Macleod)教授卻不以為然,因此只答應給他一個實驗室、一些基本設備、十隻狗、及一位剛大學畢業的助理貝斯特(Charles Best)。同年 5 月 17 日,他們正式捲起袖子,在麥克勞德的「指導下」工作起來。7 月 30 日,他們將新方法所分離出來的物質注射到被割掉胰臟之狗的身體後,發現這些狗的血糖均大量下降!

班廷想出了可以分離出胰島素的方法。圖/By Arthur S. Goss, Public Domain, wikimedia commons

麥克勞德終於有點相信了,因此建議進行更廣泛的實驗。這一來班廷及貝斯特當然不能再以「殺狗取胰」為業了,因之只好求助於附近的屠宰場:沒想到竟然「因禍得福」,他們發現豬、牛的「胰島素」不但具相同的功能,且根本不須先經胰臟結紮,新鮮冷凍的胰臟即可直接用來萃取胰島素(低溫顯然遲緩了蛋白質的分解)!

為了希望能早日進行人體試驗,班廷甚至以自己當試驗品,將萃取物注射到自己體內:班廷只感覺疲倦及頭暈,但未「生病」。到了 12 月,馬克里歐特已深信無疑,再請訪問教授生化學家柯立普(James B. Collip)加入團隊,負責純化萃取物的工作,以便進行人體試驗。

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1922 年元月 11 日,他們將萃取物注射到患糖尿病、臨近死亡邊緣之 14 歲多倫多男孩湯姆生(J.Thompson)身上,很失望地發現竟然沒什麼改進。但他們並未灰心:在柯立普教授日以繼夜的純化工作下,12 天後他們再次將萃取物注射到該男孩身上時,不但發現他迅速恢復體力,食慾大幅提升、血液及尿中糖份恢復正常,一些糖尿病的症狀似乎也消失得無影無蹤!在此一發現之前,患了糖尿病等於判了死刑,是無藥可救的,只能靠飲食及運動來控制,一般大概都只能拖個一年左右而已。湯姆生靠著萃取物,一直活到 37 歲才因肺炎而病逝。此一成功的例子迅速地傳開,許多的自願者人體試驗也一樣有效,因此班廷不久就在多倫多開了一家專治糖尿病的診所。

諾貝爾醫學獎的爭議

圖/By Toronto Daily Star – Toronto Star archives, Public Domain, wikimedia commons.

這麼重大的發現當然躲不過諾貝爾獎委員們的耳目:他們很快地決定將 1923 年的諾貝爾醫學獎頒發給「因發現胰島素」的班廷及麥克勞德。才出道就得諾貝爾醫學獎,32 歲的班廷應該很高興才對(到 2016 年為止,他還是最年輕的醫學獎得主),沒想到他聽到諾貝爾獎委員的決定時,竟然火大地謂:怎麼不是他及貝斯特,而是他及麥克勞德?顯然又是一個有爭議性的諾貝爾獎[註 1]!為了聊以表達貝斯特的貢獻,他決定將他所得的現金與貝斯特平分;麥克勞德也因如果不是柯立普的純化技術,人體實驗是不可能成功的,而決定將他所得的現金與柯立波分享!

「貨惡其棄於地也,不必藏於己」,有這麼可賺大錢的發現,班廷的團隊卻在取得胰島素萃取的專利後,將其使用權完全免費地轉給加拿大多倫多大學[註 2]。1922 年,多倫多大學與製藥公司禮來(Eli Lilly)合作,在後者研發改進製程後,1923 年年底時,已能大量生產足夠供應整個北美洲所需、純度相當高的胰島素。胰島素是禮來歷史上最重要的藥物:禮來因它而成為世界主要製藥大廠之一!

解密胰島素的化學構造

桑格(Frederick Sanger)於 1936 年進入英國劍橋大學的聖約翰學院,準備攻讀自然科學。但因不善物理及數學,一年後即將物理改為生理,以第一名畢業於剛成立不久之生物化學系;1943 年以「動物體內之離胺基酸(Lysine)的新陳代謝」取得博士學位後,即加入奇布諾爾(Albert Chibnall)團隊工作。奇布諾爾早就在研究胰島素的胺基酸成份,因此當了系主任後建議桑格繼續其未完成的工作。胰島素是當時已知之非常少數的純化蛋白質,在一般藥店即可買到。桑格果然不失所望,於 1951 年及 1952 年分別確定了牛胰島素中 A、B 兩鏈的胺基酸序列定序(類似下圖的人類胰島素胺基酸序列)

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人類胰島素 A 鏈和 B 鏈。圖/賴昭正提供

以今日之技術來看,這或許不是什麼大成就,但不要忘了當時大部分的生化學家均認為蛋白質是一無定形或組成的物質!

事實上是桑格這一發現——蛋白質有固定的化學構造——以及他一系列的演講,使發現 DNA 雙螺旋結構的克里克(Francis Crick)於 1958 年提出了現今已為大眾所接受之理論:遺傳基因物質(DNA 或 RNA)的核酸序列(遺傳碼)決定了其「指導」合成之蛋白質的組成(胺基酸序列);而蛋白質的組成進而決定其立體結構及性質。反過來説,如果我們知道蛋白質的組成,我們也可推算出決定此蛋白質之基因的核酸序列[註 3]。

單獨的 A、B 兩鏈沒有胰島素的功能;在桑格團隊的不懈工作下,他們終於在 1955 年成功地確定了歷史上第一個蛋白質「胰島素」的化學構造:由 21 個胺基酸組成的 A 鏈與由 30 個胺基酸組成的 B 鏈是靠兩個雙硫鍵連在一起,而短的 A 鏈中間又靠另一雙硫鍵聯結彎曲。桑格也因此於 1958 年藉由「蛋白質(尤其是胰島素)的構造研究」,得了他的第一個諾貝爾化學獎。

德國化學家梅爾荷費(J. Meierhofer)等人於 1963 年首次在實驗室中(化學)合成人類胰島素。1966 年時在中國及美國也有人工合成胰島素的報導。1974 年 Ciba‑Geigy 製藥公司[註 4]曾嘗試以合成法製造人類胰島素,但因太複雜、產量太低等經濟因素而作罷。因此儘管 2,000 公斤的豬胰臟大約只能萃取 30 公克的胰島素,人造胰島素一直無法與萃取的動物胰島素抗衡!豬的胰島素與人類的胰島素最相近,只差一個胺基酸而已;而牛的胰島素則具三個異於人類的胺基酸。顯然在脊椎動物的進化過程中,胰島素尚未分岔太遠:我們的防禦系統竟不掀旗反抗外來的動物胰島素!

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(繼續接著看:〈人造胰島素開啟生技產業——胰島素與生技產業的誕生(下)〉)

註解:

  • 1. 賴昭正,〈諾貝爾獎的爭議性〉,《科學月刊》,2016 年 12 月號。
  • 2. 多麼高尚的情操。反觀國內,士林地檢署偵辦「浩鼎案」,元月 9 日偵結,認定前中研院院長翁啟惠及浩鼎董事長張念慈(在技轉)涉期約收受賄賂及行賄罪嫌,決定起訴。
  • 3. 賴昭正,〈左旋還是右旋?化學對稱跟你我的身體有關!〉,泛科學,2015/9/25。
  • 4. 於 1996 年與 Sandoz 合併成今日之瑞士的國際大藥廠 Novartis。
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賴昭正_96
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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喝糖比吃糖更肥?飲料慢慢喝比較不會胖!——《大自然就是要你胖!》
天下文化_96
・2024/06/25 ・1953字 ・閱讀時間約 4 分鐘

飲料中的添加糖和食物中的添加糖,造成的影響有所不同嗎?

如果生存開關的啟動只與熱量有關,無論是吃軟糖,還是喝汽水,高果糖玉米糖漿所產生的作用理當一樣。但事實並非如此,喝糖通常比吃糖更糟得多。為什麼會這樣?生存開關是由於肝臟中的 ATP 濃度下降所觸發,因此關鍵在於有多少果糖到達肝臟。如果肝臟接收到大量果糖,則 ATP 會大幅下降,刺激生存開關強烈反應。倘若只有少量果糖到達肝臟,果糖代謝效應會比較溫和。這意味著,儘管我們在談論生存開關時,一直將它簡化為一種按鈕,可控制為開或關,但實際狀況比較像是可調整強度的旋轉鈕,會根據狀況產生強弱不同的反應。

換句話說,肝臟的反應是依據接收到的果糖濃度,而不是果糖量。比起果糖一次全部進入的狀況,當果糖緩慢進入時,肝臟接觸到的果糖濃度會比較低。也因為如此,軟性飲料比固體糖類更容易啟動生存開關。軟性飲料含有大量的糖分(以 600 毫升的汽水為例,當中含有約 17 茶匙的高果糖玉米糖漿,其中約 9 茶匙是果糖),通常幾分鐘即可喝完,而且由於是液體,不需要消化,這會讓肝臟中迅速充滿果糖和葡萄糖。相較之下,固體食物必須經過消化,需要更長的時間才能到達肝臟。(這也是完整水果較不易啟動生存開關的原因,因為水果纖維有助於減緩吸收。)因此,固體食物中的果糖到達肝臟的速度較慢,不會讓生存開關一下子轉到最強狀態。

營養學家兼遺傳學家斯皮克曼(John Speakman)進行的實驗證實了這一點,他發現餵食液體糖的小鼠,比餵食固體糖的更肥胖。人體臨床研究也比較食用液體糖(來自軟性飲料或其他飲料)和固體糖(來自糖果和甜點)的差別,所有證據都指向同一個結果:液體糖導致肥胖和(或)糖尿病前期的可能性,比固體糖更高。在一項研究中,將年輕受試者隨機分成兩組,一組每天喝一杯 240 毫升的軟性飲料,一組吃下含糖量相等的軟糖,持續四週,然後恢復正常飲食,也持續四週,並在這段「淨化」期之後,讓兩組受試者交換,原本喝軟性飲料的改吃軟糖,反之亦然,再持續四週。試驗結束時,研究人員發現,受試者在「喝糖」期間攝取的總熱量,比「吃糖」期間多了約 17%。在喝了四週的軟性飲料後,受試者的體重增加,脂肪也增加。相較之下,吃軟糖的四週內,他們的體重並未增加。

液體糖導致肥胖和(或)糖尿病前期的可能性,比固體糖更高。圖/envato

液體糖比固體糖更容易導致肥胖,而且喝液體糖的速度也會造成影響。為了證明這一點,我們在伊斯坦堡科曲大學的合作夥伴坎貝,提供蘋果汁給志願的受試者,這些蘋果汁內的果糖含量與軟性飲料相似。坎貝讓一半的人在 5 分鐘內喝下 500 毫升果汁,另一半則是每隔 15 分鐘喝下 125 毫升,用一小時喝完 500 毫升的果汁。一小時結束時,雖然兩組人喝下的蘋果汁分量一樣,但兩組間的差異卻非常驚人。5 分鐘內喝完蘋果汁的人,體內的尿酸和血管加壓素(肥胖荷爾蒙)快速增加。相較之下,花一小時喝完蘋果汁的受試者,尿酸和血管加壓素的變化比較緩和。由於尿酸和血管加壓素升高相當於生存開關活化的證據,這表示如果一定要喝軟性飲料,慢慢享用會比大口豪飲來得安全。

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含糖飲料慢慢喝會比大口豪飲來得安全。圖/envato

幾年前,曾有人基於軟性飲料含糖量高,提議紐約市政府對軟性飲料課稅。軟性飲料業者指出其他食品也含有大量的糖,專挑軟性飲料課稅並不公平。基於這項爭議,再加上其他因素,飲料稅法案最後沒有通過。但根據前面提到的研究,軟性飲料業界的論點其實有誤。

根據液體糖和固體糖的研究,還可以得到一個結論:「魚與熊掌或許可以兼得」。也就是說,享用富含糖類的甜點時,如果吃得夠慢,或許可能避免觸發生存開關。這時蛋糕就只是熱量而已。問題是,要慢慢的吃甜點幾乎是不可能的事!

喝軟性飲料時不能大口暢飲,而得用一小時的時間慢慢啜飲完畢,也同樣不容易。另外,與其單獨飲用軟性飲料,不如在用餐之間慢慢喝,畢竟邊吃邊喝,讓液體中的糖與食物混合,可減慢吸收速度。

重點

液體糖比固體糖更有害,大口喝下軟性飲料是啟動生存開關最有效的方法。含糖軟性飲料、能量飲料、果汁、含糖的茶和咖啡,全都應該避免。如果偶爾想放縱一下,請放慢飲用速度,並一定要與食物搭配。

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——本文摘自《大自然就是要你胖!》,2024 年 06 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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天下文化_96
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縮短發炎期、促進癒合?健保給付糖尿病足潰瘍新式乳膏,遠離截肢風險!
careonline_96
・2024/05/31 ・2446字 ・閱讀時間約 5 分鐘

糖尿病足潰瘍治療對於經濟負擔極大,若患者未能及早發現、儘速治療將一步步走向截肢的結局。

「那是一位 50 多歲的糖尿病患者,走進診間一跛一跛地,相當吃力。」衛生福利部臺北醫院整形外科主任劉明偉醫師表示,「根據患者的描述,一開始是大腳趾頭上出現小傷口,但遲遲沒有癒合。由於缺乏良好的傷口照護,患者的腳便逐漸紅腫,傷口流出滲液,連走路都不方便。」

後續由於感染很嚴重,患者只好接受手術清創,並截掉兩根腳趾。劉明偉醫師表示:「其實,如果患者在發現傷口時便立刻就醫,好好接受治療,應該有機會讓傷口早點癒合,不用面臨截肢的狀況。」但因為患者是弱勢群體,加上步行不便,每一次的回診對於沒有家庭支持的患者來說真的是舉步艱難,後續即使有社工的介入,該名患者依舊未能有效控制傷口潰瘍的進程,往後更可能面臨再次截肢的命運。

在台灣,糖尿病是相當普遍的問題,劉明偉醫師說,糖尿病會造成血管病變與神經病變,而漸漸演變為糖尿病足,約有 25% 的糖尿病患者會有足部潰瘍問題。血管病變會使血管狹窄、阻塞,而影響足部血液循環,可能產生潰瘍、壞疽;神經病變會讓患者感覺遲鈍,容易在無意間受傷、燙傷,因為不覺得疼痛,患者常常會輕忽傷口,容易遭到感染,進展為蜂窩性組織炎、壞死性筋膜炎,而需要動手術清創,甚至截肢。

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「糖尿病足潰瘍患者常常會因為感染而反覆住院、接受清創手術,甚至截肢。」劉明偉醫師說,「研究指出,糖尿病足患者因為感染而再次住院的比例高達 40%,其中每 6 名患者就有 1 人在感染 1 年後死亡。若是不幸截肢,更有高達 5 成患者會在截肢後 5 年內死亡。」

導致糖尿病足患者面臨截肢的原因很多,劉明偉醫師說,常見原因包括傷口照護不良、誤信偏方、使用不明藥膏塗抹傷口,這些藥膏非但沒有治療效果,還可能加速傷口感染、惡化;患者可能完全不曉得足部有傷口,等到足部腫脹、滲液、化膿、發臭才發現;即使知道足部有傷口、潰瘍,患者可能因為不覺得疼痛,而延誤就醫。血糖控制不佳對糖尿病足潰瘍也有負面影響,除了讓足部血液循環惡化、傷口難以癒合、也會增加傷口感染的機會。

糖尿病的併發症相當多,倘若糖尿病足潰瘍惡化、截肢,可能導致行動不便,又會衍生出更多棘手的問題。劉明偉醫師說,糖尿病友平時要儘量避免足部出現潰瘍,而在出現潰瘍之後,一定要及早就醫,接受正確的治療,讓潰瘍儘快癒合。

清創後糖尿病足傷口新式乳膏助糖尿病足傷口早日癒合

在過去,糖尿病足潰瘍的照護大多使用抗生素藥膏。劉明偉醫師說,使用抗生素藥膏的主要目的是預防感染,避免進展為蜂窩性組織炎、骨髓炎等狀況。

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根據中華民國心臟學會與台灣整形外科醫學會於 2024 年公布的「糖尿病足潰瘍治療共識」中建議,若患者周邊血管變病與阻塞已處理完成、傷口也完成清創後,建議下一步可以使用糖尿病足傷口新式乳膏治療,可以幫助傷口快速癒合,降低截肢風險。劉明偉醫師補充,糖尿病足傷口新式乳膏的作用是調控影響傷口癒合的微環境,抑制傷口中會增加發炎的 M1 巨噬細胞,增加促進癒合的 M2 巨噬細胞,促使血管新生、傷口修復。幫助縮短傷口發炎期,進入增生期,促進傷口癒合。

糖尿病足傷口新式乳膏是照護患者傷口的利器,根據臨床使用經驗,確實有助於縮短傷口癒合的時間。劉明偉醫師補充,有些情況患者可能還會搭配高壓氧治療、手術,並利用各種醫材來幫助傷口癒合。

目前糖尿病足傷口新式乳膏已納入健保給付,只要符合條件,醫師便會協助申請使用,健保給付條件如下:

糖尿病足部潰瘍常見分級(Wagner System)為 2 級,清創後最大傷口面積 ≦ 5 平方公分,且符合以下所有條件:

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  1. 傷口深及肌肉層且經抗生素藥膏或燙傷藥膏治療及使用傷口敷料 12 週後,傷口癒合面積 < 50 %。
  2. 檢測糖化血色素 < 8.5 %、白蛋白 ≧ 3.0 g/dL。
  3. 治療前上下肢血壓比值ABI(Ankle Brachial Index)≧0.9。

「現在健保規定的使用條件比較嚴苛,清創後傷口面積要小於 5 平方公分,且需先治療 12 週,傷口癒合面積 < 50 %,還要搭配抽血檢查的數值。」由於目前現行健保給付條件下,患者要等候三個月進行傷口對照後,才能使用,對於是否可能影響患者截肢機率,劉明偉醫師分享,「如果能夠及早使用,對患者應該會有幫助。讓傷口早日癒合不但可以降低截肢風險、避免失能、維持生活品質,還可以節省後續回診、住院、手術的醫療花費。」

貼心小提醒

糖尿病足潰瘍問題很多,糖友們平時要穿著合腳的鞋襪,不可赤腳走路。劉明偉醫師說,請每天檢查雙腳,如果發現龜裂、擦傷、水泡、潰瘍等狀況,務必及早就醫,利用正確的方法照顧傷口。跨專科團隊會運用各種方法來穩定血糖、恢復血液循環、控制感染、促進傷口癒合,幫助患者維持生活品質,遠離截肢的威脅!

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