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熱翻天!三伏天讓狗狗面臨中暑危機!?

活躍星系核_96
・2017/08/02 ・1997字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 442 ・四年級
  • 作者 /徐芷葳
    畢業於台大獸醫系,現任臨床獸醫師,服務於新北市板橋區文仁動物醫院
    認為飼主是動物醫療工作者的重要隊友,希望用正確知識武裝隊友,讓我們的工作輕鬆一點

夏日炎炎,正值一年中最悶熱的三伏天,你出門走上一小段路就汗流浹背,回頭看你家的狗狗,還是一身乾爽的皮毛,一臉憨傻的笑容,這可不是說狗狗比你不怕熱,正好相反,牠們的散熱能力比人差太多了,人全身上下都有汗腺可以排汗散熱,狗只能靠舌頭喘氣散熱,狗狗絕對比你更容易中暑。

狗只能靠舌頭喘氣散熱。圖/pxhere, CC0 public domain

散熱只能靠舌頭,狗狗其實超怕熱!

除了那種把狗丟在大太陽下的車子裡就走開,應該被罰終生不能飼養動物的糟糕主人,大部分的飼主聽到狗狗診斷為熱衰竭,都會露出不可置信的表情:

「可是真的沒有很熱啊!怎麼會中暑?」

「我們是下午四點出門的、而且也都待在樹蔭下耶!」

事實上除了環境溫度外,還有很多因素會間接導致狗狗中暑,像是環境濕度太高(狗狗的舌頭蒸發散熱效率變差)、劇烈運動、沒有供應飲用水、狗狗本身肥胖或者有心臟/氣管問題,都會讓狗狗在飼主並不覺得特別熱的環境下發生熱衰竭。

另外,短吻的犬種(像是法鬥、英鬥、巴哥、拳師狗,只要你從側面看可以看到牠的臉盤中央凹進去的狗,都有某種程度的短吻犬症候群),牠們的呼吸系統較弱,比一般狗狗更容易中暑,很多航空公司甚至會規定禁止運送短吻的犬貓。

臉盤中央凹進去的狗,都有某種程度的短吻犬症候群,牠們的呼吸系統較弱,比一般狗狗更容易中暑。圖/vlaaitje @ pixabay, CC0 public domain

中暑症狀百百種,適當降溫很重要

另一個讓飼主聽到狗狗中暑便一臉黑人問號的原因是:狗狗中暑的症狀五花八門。嚴重喘氣是基本款,上至癲癇倒地下至深色尿拉黑便,什麼都有可能什麼都不奇怪。熱衰竭之後,狗狗的體溫有可能過高、有可能過低、也有可能正常;繼發的腎衰竭有可能是寡尿性、有可能是多尿性;狗狗可能因為過度換氣造成鹼血症,也有可能得到休克後酸血症,臨床症狀常常沒有特異性,需要詳盡的血液生化檢驗才能診斷。

這是因為當狗狗的核心體溫(基本上就是肛溫啦)到達 42.8℃ 時,就會發生蛋白質變性、酵素活性改變,溫度持續在 40.6℃ 就會造成全身性損傷,熱衰竭對狗狗的所有器官都有傷害,哪一個器官的傷害大就出現相應的臨床症狀,沒有要跟你按牌理出牌的。

狗狗的正常體溫比人類高,我們的手絕對不是合適的測量工具,因此在家中較難測量。

如果你真的可以很確定你的狗狗中暑了,在就診之前你應該做的是幫牠降溫,可以用電扇促進對流散熱,用冷水或溫水把狗狗的身體潑濕或浸溼腳掌,千萬不能用冰水,因為冰水會使周邊血管收縮,反而會讓核心體溫下降變慢。但可以用冰袋間接冰敷在較大血管處,像是鼠蹊部(大腿內側接身體的地方)、腋下或頸部。

降溫最好能間歇式地進行,當核心體溫降到 40℃ 就應該停止積極降溫,但一般人在家中不一定能測量到核心體溫(狗狗的正常體溫比你高,你的手絕對不是合適的測量工具,就算你願意很感人地「親手」量肛溫,我也完全不推薦),應該一邊降溫一邊觀察狗狗的反應,盡快送往最近動物醫院給氧氣和輸液治療。

狗狗熱衰竭之後繼發的肝腎問題有致命的危險、需要住院打點滴。

狗狗熱衰竭之後繼發的肝腎問題有致命的危險,需要住院打點滴、甚至可能留下後遺症,絕對不是阿嬤在家一碗清水一片刮痧板可以解決的問題,通常需要長時間的治療。

熱衰竭可能造成肝臟受損、影響蛋白質製造功能,這其中包含了重要的血漿蛋白和多種凝血因子,嚴重的甚至需要輸血漿。此外,熱衰竭跟中暑也會導致橫紋肌溶解症,肌細胞破壞後肌球蛋白釋出,這東西對腎臟是有毒性的,沒有積極治療可能會在一段時間後引起嚴重的腎臟衰竭。

有很多問題會在狗狗成功降溫、呼吸平穩,度過第一階段的危險後出現,中暑雖只有一小段時間,後續的治療卻不是一天兩天的事。我們醫院在端午節之前就收治了兩個中暑的住院病患,想不想猜猜看我今年一共可以收到幾隻呢?我個人當然是希望寫完這篇文章之後可以再也不要收到熱衰竭住院的狗狗啦!

參考文獻

  • Deborah C. Silverstein, Kate Hopper. Small Animal Critical Care Medicine. Volume I. St. Louis, Missouri: Elsevier Inc . 2009. Ch. 5.
  • Stephen J. Ettinger, Edward C. Feldman. Textbook of Veterinary Internal Medicine. 6ed. St. Louis, Missouri: Elsevier Inc. 2005. Ch. 118.

本文為泛科學院「用科普寫作打造個人品牌」學員作品,如果你也想展現自己的專業素養,將知識用大家聽得動、有興趣的方式傳達出去,歡迎一起來跟泛科學總編輯學。報名請洽 #泛科學院


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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


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霍亂也有自己的免疫系統?想要入侵人體,卻不想被感染!

寒波_96
・2022/05/19 ・3396字 ・閱讀時間約 7 分鐘

由霍亂弧菌(Vibrio cholerae)引發的霍亂,是常見的人類傳染病。有意思的是,霍亂弧菌這般能入侵生物體的細菌,本身也會被病毒等異形入侵,有免疫的需求。

引起霍亂的霍亂弧菌。圖 / Wikimedia

在最近發表的論文中,霍亂向我們展現了以前未知的免疫手法,不但能抵抗病毒,還能對付「質體」。霍亂究竟如何避免成為宿主的命運?質體又是什麼呢?[參考資料 1, 2]

細菌 vs 質體 vs 病毒大亂鬥:細菌也不想被寄生

細菌和人類一樣,都是用染色體上的 DNA 承載遺傳訊息。不過除了染色體以外,細菌也常常配備額外的「質體(plasmid)」,它們是 DNA 圍成的圈圈,獨立於細菌的染色體之外,具有自己的遺傳訊息,會自己複製。

細菌的遺傳物質,除了自己的染色體外,時常還額外攜帶數量不一的質體。圖/Bacterial DNA – the role of plasmids 

質體如果單方面依賴細菌供養、當個快樂的寄生蟲,那麼對細菌來說,質體就是個占空間的東西,只會耗費宿主的資源,對細菌是最差的狀況。但是,質體上也有基因,如果那些基因具備抗藥性等作用,那質體便對細菌有利。換句話說,質體和細菌的關係並不一定,有可能是有利、有害,或是沒有利也沒有害,視狀況而定。

細菌有時候具備攻擊質體的能力,例如近來作為基因改造工具而聲名大噪的 CRISPR,原本便是細菌用來抵禦病毒、質體的免疫系統。神奇的是,許多攻擊目標為質體的 CRISPR 套組,本身就位於質體上頭,令人懷疑其動機不單純。

比方說,A 質體攜帶一套攻擊 B 質體的 CRISPR,那麼 A 質體的目的,到底是保護自己寄宿的細菌不被 B 質體入侵,或是維護自己的地位不要被 B 質體搶走呢?不好說,不好說。

細菌對付質體的手段除了 CRISPR,還有一招是利用「Argonaute」蛋白質,啟動針對質體的排外機制;有時候兩者兼備,就是不給質體活路。[參考資料 3]

了解上述資訊,便能體會霍亂新研究的奧妙:質體無法生存的霍亂弧菌,既沒有 CRISPR,亦沒有 Argonaute,卻有以前不知道的另外兩招。

沒有質體的霍亂弧菌

儘管大家的印象中,霍亂就是一款危害人類的傳染病,不過野生的霍亂弧菌有很多品系,除了 O1 和 O139 兩個亞型之外,大部分其實不怎麼會感染人類。歷史上霍亂有過七次大流行,目前第七次大流行的型號為 O1 旗下的 E1 Tor,也稱作 7PET。

過往導致大流行的型號以及野生霍亂品系,細菌中一般都帶著質體,可是如今廣傳的 E1 Tor 卻常常沒有。假如人為將質體送進細菌體內,一開始倒是沒什麼阻礙,可是複製繁殖十代以後的細菌,卻幾乎不再擁有質體。

因此我們可以假設,霍亂第七次大流行的主角,可能比同類們多出些什麼,讓它新增了排除質體的能力。既然不是其餘細菌使用的 CRISPR 與 Argonaute,應該是某種目前未知的手段。

研究者一番搜尋後,從霍亂基因組上找到 2 處有關係的區域,稱它們為 DdmABC 和 DdmDE(Ddm 為 DNA-defence module 縮寫),兩者各自都有排擠新質體的能力,一起合作效果更好。

霍亂弧菌有 2 個染色體(左、右),DdmABC 位於第一號染色體(左)的 VSP-II 區域(圖中寫成 VSP-2),DdmDE 位於 VPI-2 區域。圖/Molecular insights into the genome dynamics and interactions between core and acquired genomes of Vibrio cholerae

兩套手法獨立運作,就是不要讓質體留下!

DdmABC 與 DdmDE 都能替霍亂細胞排除質體,但是運作方式不同。

DdmDE 會直接攻擊,令質體無法繼續在細菌體內生存,尤其容易攻擊比較小的質體;這個攻擊過程中,應該有其他蛋白質參與,不過詳細機制仍有待探索。

負責打擊質體的 DdmDE,其基因周圍還有兩套免疫系統的基因:R/M 與 Zorya,它們的任務都是消滅入侵的噬菌體(感染細菌的病毒)。因此霍亂的染色體上,這些基因共同構成一組對抗外來異形的陣地,稱為防禦島(defence island)。

DdmABC 則似乎更傾向「促進選汰」的手法,霍亂如果攜帶質體,不論質體自身大小,DdmABC 都會產生毒性;這使得質體數目較少的細菌,繁殖時產生競爭優勢,多代以後脫穎而出的霍亂,將剩下不再攜帶質體的個體。

有意思的是,霍亂細胞的 DdmABC 能排擠質體,也能屠殺入侵的噬菌體。所以它是一套雙重功能的免疫系統,同時防禦噬菌體和質體這兩種異形。

霍亂弧菌中 DdmABC 與 DdmDE 為兩套獨立運作的免疫系統,DdmABC 能排除入侵的病毒和質體,DdmDE 會直接攻擊質體。圖/參考資料 2

演化上 DdmABC 與 DdmDE 從何而來呢?在資料庫中比對 DNA 序列,ABCDE 這 5 個基因都找不到非常相似的近親基因,所以本題暫時不得而知。

其餘霍亂同類都沒有這兩串基因,所以它們是 E1 Tor 品系新獲得的玩意;幾個新基因組合形成新功能,或許有助於 E1 Tor 當年在霍亂內戰中勝出,成為第七次大流行的主角。總之,它們都通過長期天擇競爭的考驗,贏得一席之地。

質體對細菌可能有害也可能有利,若是通通不要,等於是徹底斷絕獲利的機會。如今廣傳的這款霍亂,為什麼演化成這般樣貌,值得持續探索。

一隻細菌配備對付不同入侵者的多款免疫系統,一如一艘巡洋艦配備的多款防禦系統,不論敵人從陸地、海面、空中發射飛彈,或是從海底用魚雷攻擊,都有防守的應變手段。然而,再怎麼周詳的防禦設計,都有被突破的機會。圖/wiki

戒備森嚴,多重防禦的細菌免疫

由這些研究我們可以觀察到,細菌儘管是只有一顆細胞的簡單生物,也配備多重免疫系統,抵抗各種入侵者。以極為成功的霍亂 E1 Tor 品系來說,它配備 R/M、Zorya、DdmDE 三款防禦病毒的機制,以及 DdmABC、DdmDE 兩套排擠質體的手法,能夠全方位對抗試圖入侵的病毒和質體。

霍亂弧菌之外的許多細菌,又配備記錄入侵者遺傳訊息的 CRISPR 系統,精準識別目標並且攻擊,類似人類的後天免疫。CRISPR 此一特質,使它變成智人的基因改造工具。

而類似先天免疫,無差別切割入侵者的 R/M 系統,其各種限制酶(restriction enzyme),早已從 1970 年代起成為常見的基因改造工具,可謂分子生物學實驗的元老。

新發現霍亂的 DdmABC、DdmDE 免疫系統,除了增加學術知識,也有應用潛力。探索細菌、質體、病毒間的大亂鬥,不只能認識更多免疫與演化,也可能找到對付細菌的新招,還有機會啟發分子生物學的新工具。

延伸閱讀

參考資料

  1. Jaskólska, M., Adams, D. W., & Blokesch, M. (2022). Two defence systems eliminate plasmids from seventh pandemic Vibrio cholerae. Nature, 1-7.
  2. Cholera-causing bacteria have defences that degrade plasmid invaders
  3. Kuzmenko, A., Oguienko, A., Esyunina, D., Yudin, D., Petrova, M., Kudinova, A., … & Kulbachinskiy, A. (2020). DNA targeting and interference by a bacterial Argonaute nuclease. Nature, 587(7835), 632-637.

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》。