0

0
0

文字

分享

0
0
0

環境荷爾蒙就在你身邊?

行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
・2017/12/30 ・3828字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託,泛科學企劃執行

撰文/陳亭瑋│自由寫手

大地陷入奇怪的寂靜。比如鳥兒,哪裡去了?許多人談到鳥,一臉困惑和不安。後院的餵鳥架沒有鳥光臨。少數還能看到的鳥兒奄奄一息,抖得很厲害,飛不起來。那是個沒有聲音的春天。以前,旅鶇、北美貓鳥、野鴿、松鴉、鷦鷯和其他數十種鳥,天一亮就此起彼落的鳴叫,把早晨弄得好不熱鬧,如今早上卻寂然無聲;田野、樹林、沼澤到處了無聲息。──瑞秋‧卡森《寂靜的春天》,1962

成大研究團隊日前就發現,有位女童幾乎天天接觸塑膠製品,沒想到,兩歲就來初經,因此提醒家長,一定要讓孩子勤洗手,而且儘量以不鏽鋼或陶瓷、取代塑膠容器,才能減少塑化劑對健康的威脅。──2017/11/18 公視新聞

亂發軍令的路人甲

1962 年的《寂靜的春天》和 2017 年小女孩的性早熟,其實都是源自於同一類化學物質 ── 環境荷爾蒙(environmental hormone),也被稱為「內分泌干擾物」(endocrine disrupting chemicals)。環境荷爾蒙到底是什麼?為什麼會對大自然與人們造成這麼大的影響呢?

如果我們將動物的身體系統視為有分部門、各司其職的軍隊,那負責「傳遞訊息」的兩大部門就非神經系統與內分泌系統莫屬了。大家應該知道,內分泌系統會分泌激素,也就是荷爾蒙,以調控身體的活動。若將荷爾蒙想像成身體的傳令兵,那「環境荷爾蒙」就可以視為會綁架傳令兵,或者穿得很像傳令兵的路人甲 ── 它影響了身體傳令(調節)功能,因而牽一髮動全身地造成相當嚴重的錯誤反應。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

由於內分泌系統調控的機制相當繁瑣而複雜,因此,能夠影響內分泌系統的「環境荷爾蒙」可能造成的效應也難以預測,影響的對象不只包括人類,還涉及了幾乎所有層面的野生動物。目前已知較為顯著的例子包括會影響鳥類和魚類的甲狀腺功能與發育、降低生殖力或孵化率;造成魚、鳥、爬蟲類的性別發育不正常(去雌性化、雄性化、去雄性化、雌性化)。

而環境荷爾蒙對於人類的影響包括可能會造成乳癌、子宮內膜異常增生、前列腺癌、睪丸癌、不正常性發育、降低生殖力、腦下垂體及甲狀腺功能異常等。更值得注意的是,某些荷爾蒙僅需極少量就可以對生物體有影響,尤其胎兒與嬰幼兒的發育成長皆倚賴荷爾蒙調控,因此使環境荷爾蒙顯得更加危險、須被眾人瞭解與注意

除了人類,環境荷爾蒙可能影響的範圍還包含魚、鳥與爬蟲類。圖/daniyal ghanavati@Pexel, CC0 License

追求便利生活的副作用

第二次世界大戰後蓬勃發展的化學工業,為人類帶來更舒適與有效的便利生活,包括幫助蔬果免於遭受蟲害的農藥、各式輕巧便宜的塑膠材料、以及難以控制的環境污染都是日常生活中,容易接觸到環境荷爾蒙的來源。

首先要解釋的是,環境荷爾蒙並非特定種類的化學物質,只要可能影響內分泌系統作用的化學物質皆包含在內,又被稱為「內分泌干擾物質」。目前已知有多達 70 種化學物質被列為環境荷爾蒙,主要包括農藥殺蟲劑(如 DTT)、工業產品(如多氯聯苯 PCB)、塑化劑(如鄰二甲苯類)、金屬污染物(如甲基汞)、其他化學副產物(如戴奧辛)等。隨著人們越來越了解化學合成物,確認是環境荷爾蒙的化學物質種類數預計也將繼續增加;如近期美國環境保護署開始採用新的演算法(Patience Browne et al., 2015)來評估化學物質「對於特定內分泌物的活性(Endocrine Bioactivity)」,就有助於確認可能的環境賀爾蒙及其影響。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

好消息是,雖然環境荷爾蒙的名單看上去洋洋灑灑,實際上有許多種類的化學物質,尤其是農藥、殺蟲劑已被禁用多年。然而壞消息是,部分具有持久性的化學物質早已進入環境中,是我們生活中難以全面避免的污染物。

2001 年簽訂、2004 年生效的「斯德哥爾摩公約」便著重於處理環境荷爾蒙中最棘手的一群化學物質 ── 持久性有機污染物,截至 2017 年列管了 28 種化學物質。這些化學物質除了具備環境荷爾蒙的毒性,還由於在環境中的持久性與半揮發性,成為一項需要全球共同面對的污染課題。

環境荷爾蒙泛指各式可能影響內分泌系統作用的化學物質,而其中某些具有持久性早已進入環境,我們難以完全避免接觸。圖/Otis Historical Archives National Museum@flickr, CC BY 2.0

環境荷爾蒙就在你身邊?

若進一步研究,我們可以發現「斯德哥爾摩公約」列管的許多化學物質,在臺灣已禁用許多年(喜悅的掌聲下!)。那麼,目前生活中最可能接觸到哪些環境賀爾蒙?又應該如何避開呢?

事實上,環境荷爾蒙可能出現的範圍涵蓋了食、衣、住、行會接觸到的各種材料與化學物質,常見者包括重金屬鎘、汞、鉛;塑膠製品中的雙酚 A、鄰苯二甲酸酯類(塑化劑);屬於工業特殊添加材料的壬基苯酚、有機錫化合物、全氟烷化合物、多溴二苯醚、多氯聯苯、六溴環十二烷等,以及因難以分解而得到「世紀之毒」別稱的戴奧辛。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但是,大家先別被這麼落落長的名單嚇到了!

基本上,這些環境荷爾蒙主要經由兩種途徑進入人體:食物途徑與容器途徑 [1]。「食物途徑」是含有該化學物質的產品在完成任務後,沒有被妥善回收,成為污染物而進入環境,經由農業或漁業中的生物吸收,最後進入食物中。舉例來說,「汞」最常見的接觸來源就是由大型魚類生物累積而來,而戴奧辛容易累積在脂肪、乳製品中。另外,「容器途徑」通常源於錯誤使用食物容器,以塑膠材質的餐具為例,若溫度太高或是磨損後持續使用,就極易吸收到雙酚 A 或是塑化劑 [2]。換句話說,若沒有刻意去挑戰盛裝容器的「極限」,挑選符合標準、經認證的產品,並遵守使用規範,因為此途徑而接觸到環境荷爾蒙的風險便很低。

不讓污染物流入環境、謹慎選擇食物與餐具

雖然目前仍沒有一種方式能完美保證「絕對不會接觸到」環境荷爾蒙,但只需要採取簡單的老梗策略,就可以降低自身受到危害的機率囉!且聽我們娓娓道來。

如前述,絕大多數日常生活中的環境荷爾蒙來自於「食物途徑」,要避開這個途徑,就需要做好資源回收,讓廢棄物中的化學物質不至於流入環境造成污染;飲食多樣化,選擇不同來源的食物,避免化學物質在體內持續累積。針對「容器途徑」,應選擇可靠的食物容器,最好來自信譽可靠、附有檢驗資訊的廠商,不要貪小便宜;並且遵照使用注意事項,如原始設計單次使用的塑膠餐具絕不可重複使用,食物容器須注意其適用溫度,避免過熱、錯誤使用。這些健康生活的老招數,就可以盡可能降低攝入的環境荷爾蒙劑量。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在《寂靜的春天》出版後的幾十年間,人類禁用了許多化學物質(包含很多種殺蟲劑)、對新化學物質的使用也更加謹慎;而希望有一天,環境賀爾蒙能夠不再是我們對於環境的污染與自身健康的威脅。

 

註解

  1. 各化學物質各有其接觸途徑,這邊只是做一個概略的統整,詳見:食藥署網站 – 常見的內分泌干擾物質
  2. 同場加映一下大家都很擔心的雙酚 A 和塑化劑。由於塑膠材質的廣泛使用,這兩類化學物質很難全數避免,但這兩類物質在人體的代謝速度都相當快,大部份的 DEHP 塑化劑會於 24 到 48 內小時排出體外,雙酚 A 在人體的半衰期只有 6 個小時;因此避免長時間且大量的攝入,人體是可以有效代謝這類化學物質而不會有累積的情況。但目前這類物質對人體的影響仍不明確,建議懷孕婦女與嬰幼兒仍應盡可能避免接觸。

參考資料

文章難易度
行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
52 篇文章 ・ 9 位粉絲
行政院環境保護署毒物及化學物質局,落實毒物及化學物質之源頭管理及勾稽查核,從源頭預防管控食安風險,追蹤有害化學物質,維護國民健康。 網站:https://www.tcsb.gov.tw/

0

3
3

文字

分享

0
3
3
圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒,那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬.霍金(Stephen Hawking) 英國理論物理學家

大約在八十年前,當第一台數位計算機出現時,一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧;但七十年後,還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」(Artificial Intelligent,簡稱 AI)的能力最近十年突然起飛,在許多(所有?)領域的測試中擊敗了人類,正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元(graphic process unit,簡稱 GPU)是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia(英偉達)股票從每股不到 $5,上升到今天(5 月 24 日)每股超過 $1000(註一)的全世界第三大公司,其創辦人(之一)兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳(Jenson Huang)也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人!可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎?到底是時勢造英雄,還是英雄造時勢?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

在回答這問題之前,筆者得先聲明筆者不是學電腦的,因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事,不是我們外行人需要了解的;但作為一位現在的知識分子或公民,了解基本原理則是必備的條件:例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析,即可判斷永動機是騙人的;又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上,它們不用往室外排廢熱氣,就可以提供屋內冷氣,讀者買嗎?

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年,英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定/裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」(註二)定位為「世界上第一款 GPU」,「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU,GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作,快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢?因每一時刻只能做一件事,所以其步驟為:

  • 計算 7×5;
  • 計算 6/3;
  • 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢?很多工作便可以同時(平行)進行:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • 同時計算 7×5 及 6/3;
  • 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間,但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢?單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間(16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間),而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間(1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間)!

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了,如何將它擺正成右圖呢? 一句話:「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點(座標 x, y)組成的,所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了:每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算!如果每一運算需要 10-6 秒,那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉,便需要 6 秒,這豈是電動玩具畫面變化所能接受的?

圖形處理的例子

人類的許多發明都是基於需要的關係,因此電腦硬件設計家便開始思考:這些點轉換都是獨立的,為什麼我們不讓它們同時進行(平行運算,parallel processing)呢?於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 106 運算,那上圖的轉換只需 10-6 秒鐘!

GPU 的興起

GPU 可分成兩種:

  • 整合式圖形「卡」(integrated graphics)是內建於 CPU 中的 GPU,所以不是插卡,它與 CPU 共享系統記憶體,沒有單獨的記憶體組來儲存圖形/視訊,主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上;早期英特爾(Intel)因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤,在這方面的研發佔領先的地位,約佔 68% 的市場。
  • 獨立顯示卡(discrete graphics)有不與 CPU 共享的自己專用內存;由於與處理器晶片分離,它會消耗更多電量並產生大量熱量;然而,也正是因為有自己的記憶體來源和電源,它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年,英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後,科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化,在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效,因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理,不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化,也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬(註三)等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分,正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲,遠遠落在英偉達(80%)及超微半導體公司(Advance Micro Devices Inc.,19%,註四)之後,大約只有 1% 的市場。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
典型的CPU與GPU架構

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」,而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心(core)單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心,因此其核心功能不如 CPU 核心強大,但它們能同時高速執行大量相同的指令,在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心;GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書,不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等,也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺,它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是:嘴巴在講,腦筋思考已經不知往前跑了多少公里,常常為了追趕而越講越快,將不少學生拋到腦後!這不表示筆者聰明,因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技,因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣(matrix)的讀者應該知道,如果用矩陣和向量(vector)表達,上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的(註五)。而矩陣和向量計算正是機器學習(machine learning)演算法的基礎!也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在!因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石:它們的架構就是充分利用並行處理,來快速執行多個操作,進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」(deep learning)。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂:「下一次工業革命已經開始了:企業界和各國正與英偉達合作,將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升,幫助企業降低成本和提高能源效率,同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子:下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後,讀者是不是認為筆者該退休了?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

GPU(圖形處理單元)和 AI(人工智慧)之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力,特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步,使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率,使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐,而且使其更具成本效益,因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展,GPU 的角色可能會變得更加不可或缺,推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標,這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作,使我們能夠執行複雜的任務,例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外,研究表明,與非人類動物相比,人類大腦具有更多平行通路,這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上,一邊聽音樂一邊做飯,或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技,因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵:透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

(註一)當讀者看到此篇文章時,其股票已一股換十股,現在每一股約在 $100 左右。

(註二)組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」(GeForce 256)插卡吧?

(註三)筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時,就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士(fellow)」Enrico Clementi 的團隊:因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層,我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦(非 IBM 品牌!)與一大型電腦連接來做平行運算,進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

(註四)補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商:英偉達及 ATI(Array Technology Inc.)。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立,2006 年被超微半導體公司收購,品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐(Lisa Tzwu-Fang Su)博士為執行長後,股票從每股 $4 左右,上升到今天每股超過 $160,其市值已經是英特爾的兩倍,完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色,正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題:超微半導體公司現任總裁(兼 AI 策略負責人)為出生於台北的彭明博(Victor Peng);與黃仁勳及蘇姿豐一樣,也是小時候就隨父母親移居到美國。

(註五)

延伸閱讀

  • 熱力學與能源利用」,《科學月刊》,1982 年 3 月號;收集於《我愛科學》(華騰文化有限公司,2017 年 12 月出版),轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
  • 網路安全技術與比特幣」,《科學月刊》,2020 年 11 月號;轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。
文章難易度

討論功能關閉中。

賴昭正_96
43 篇文章 ・ 56 位粉絲
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。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
腦下垂體功能異常,內分泌失調症狀多!
careonline_96
・2023/04/25 ・2058字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「醫師,公司體檢發現我的血壓、血糖都偏高。」28 歲的陳小姐拿著報告進到診間。

由於患者有高血壓與糖尿病家族史,於是醫師便開始使用藥物治療。林口長庚醫院內分泌暨新陳代謝科林怡瑄醫師回憶起病患回診時,提到容易感到疲倦、無力,於是便替她抽血檢測,結果發現促腎上腺皮質激素(ACTH)特別高。後續的腦部核磁共振檢查顯示患者的腦下垂體有腫瘤,於是後續便轉介給神經外科醫師評估手術治療。

神經外科醫師使用內視鏡,由鼻腔進行顯微鏡經蝶竇移除腦下垂體腫瘤手術。術後,患者的血糖和血壓都逐漸回復正常。林怡瑄醫師說,即使患者外觀沒有明顯庫欣氏病的樣貌,但是若出現高血糖、高血壓、無力等症狀,也要提高警覺並讓專業醫師評估,才能及早發現病因,及早接受治療。

腦下垂體是重要的內分泌器官,位於顱底骨正中央的蝶鞍部,在後方視神經交叉的附近。腦下垂體的前葉可以分泌生長激素(GH)、泌乳素(PRL)、促甲狀腺素(TSH)、濾泡刺激素(FSH)、黃體生成素(LH)和促腎上腺皮質素(ACTH)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這些激素分別有不同的功能,例如生長激素可以刺激肝臟合成類胰島素生長因子(IGF-1),進而影響脂肪分解、脂肪酸氧化、肝臟新陳代謝、骨骼、牙齒、神經的生長,調節免疫反應,以及心臟血管內皮增生等作用相關。

泌乳素與女性在懷孕哺乳期時的乳汁分泌有關;促甲狀腺素主要刺激甲狀腺分泌甲狀腺素,調節全身新陳代謝;促腎上腺皮質素會刺激腎上腺分泌皮質醇,和全身的代謝與脂肪分布等有影響;濾泡刺激素與黃體生成素則會刺激性荷爾蒙分泌,控制精子與卵子的成熟。

腦下垂體後葉主要負責釋放抗利尿激素(ADH)和催產素(Oxytocin)。林怡瑄醫師說,抗利尿激素可以調節身體的血壓、以及身體內電解質平衡和水分調節;催產素則在生產過程中會大量釋放,刺激子宮收縮,幫助順利分娩。除了在生產過程中發揮作用外,它們也對腦部的內分泌和情緒調節產生影響。這些激素在男女體內都有,只是比例不同。

哪些原因會導致腦下垂體功能異常?

除了先天發育異常可能導致腦下垂體功能異常。林怡瑄醫師說,腦部外傷、腦出血、蜘蛛膜下腔出血、手術、放射線治療也可能影響腦下垂體功能。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

而感染或自體免疫疾病造成的發炎反應也是導致腦下垂體功能異常的原因。另外,大量失血造成血壓過低,讓腦下垂體血流供應不足,也可能導致腦下垂體功能喪失。腦部腫瘤也是造成腦下垂體功能異常的原因,無論是腦下垂體自身的腫瘤還是周邊腫瘤的壓迫,都可能影響它的功能。

腦下垂體功能異常會造成哪些症狀?

腦下垂體腫瘤大部分為良性,可分為「功能性」與「非功能性」。林怡瑄醫師說,功能性的腦下垂體腫瘤會分泌過多的荷爾蒙,而造成相對應的症狀。

泌乳激素瘤會導致異常乳房發育及乳汁不正常分泌;生長激素瘤在小孩會導致巨人症,在成人則會出現肢端肥大症,導致手腳變大、額頭變寬、嘴唇變厚等等症狀;促腎上腺皮質素過多會導致庫欣氏症,症狀包括高血壓、高血糖、中樞型肥胖、肌肉無力、容易出現瘀斑及骨質疏鬆等;促甲狀腺激素過多會一直刺激甲狀腺分泌甲狀腺素,造成甲狀腺亢進的症狀,如手抖、心悸、緊張、焦慮、體重減輕等。

當腦下垂體遭到壓迫時,可能出現分泌不足的狀況,使功能受到影響。林怡瑄醫師說,也有些腦下垂體腫瘤並沒有明顯症狀,患者可能是在接受檢查時意外發現腫瘤。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但是隨著腦下垂體腫瘤漸漸長大,便可能出現壓迫性症狀,例如頭痛、視力模糊、視野缺損等,所以必須持續追蹤觀察,必要時治療上便需要手術移除腫瘤。

貼心小提醒

腦下垂體是非常重要的內分泌器官,可分泌多種荷爾蒙調節全身的生理機能。林怡瑄醫師說,當腦下垂體功能異常時,全身都會受到影響而出現各式各樣的症狀。

大家若有發現相關問題,可以至內分泌科就診,和醫師詳細討論,共同找出病因並及早治療!

0

0
0

文字

分享

0
0
0
環境荷爾蒙就在你身邊?
行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
・2017/12/30 ・3828字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託,泛科學企劃執行

撰文/陳亭瑋│自由寫手

大地陷入奇怪的寂靜。比如鳥兒,哪裡去了?許多人談到鳥,一臉困惑和不安。後院的餵鳥架沒有鳥光臨。少數還能看到的鳥兒奄奄一息,抖得很厲害,飛不起來。那是個沒有聲音的春天。以前,旅鶇、北美貓鳥、野鴿、松鴉、鷦鷯和其他數十種鳥,天一亮就此起彼落的鳴叫,把早晨弄得好不熱鬧,如今早上卻寂然無聲;田野、樹林、沼澤到處了無聲息。──瑞秋‧卡森《寂靜的春天》,1962

成大研究團隊日前就發現,有位女童幾乎天天接觸塑膠製品,沒想到,兩歲就來初經,因此提醒家長,一定要讓孩子勤洗手,而且儘量以不鏽鋼或陶瓷、取代塑膠容器,才能減少塑化劑對健康的威脅。──2017/11/18 公視新聞

亂發軍令的路人甲

1962 年的《寂靜的春天》和 2017 年小女孩的性早熟,其實都是源自於同一類化學物質 ── 環境荷爾蒙(environmental hormone),也被稱為「內分泌干擾物」(endocrine disrupting chemicals)。環境荷爾蒙到底是什麼?為什麼會對大自然與人們造成這麼大的影響呢?

如果我們將動物的身體系統視為有分部門、各司其職的軍隊,那負責「傳遞訊息」的兩大部門就非神經系統與內分泌系統莫屬了。大家應該知道,內分泌系統會分泌激素,也就是荷爾蒙,以調控身體的活動。若將荷爾蒙想像成身體的傳令兵,那「環境荷爾蒙」就可以視為會綁架傳令兵,或者穿得很像傳令兵的路人甲 ── 它影響了身體傳令(調節)功能,因而牽一髮動全身地造成相當嚴重的錯誤反應。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

由於內分泌系統調控的機制相當繁瑣而複雜,因此,能夠影響內分泌系統的「環境荷爾蒙」可能造成的效應也難以預測,影響的對象不只包括人類,還涉及了幾乎所有層面的野生動物。目前已知較為顯著的例子包括會影響鳥類和魚類的甲狀腺功能與發育、降低生殖力或孵化率;造成魚、鳥、爬蟲類的性別發育不正常(去雌性化、雄性化、去雄性化、雌性化)。

而環境荷爾蒙對於人類的影響包括可能會造成乳癌、子宮內膜異常增生、前列腺癌、睪丸癌、不正常性發育、降低生殖力、腦下垂體及甲狀腺功能異常等。更值得注意的是,某些荷爾蒙僅需極少量就可以對生物體有影響,尤其胎兒與嬰幼兒的發育成長皆倚賴荷爾蒙調控,因此使環境荷爾蒙顯得更加危險、須被眾人瞭解與注意

除了人類,環境荷爾蒙可能影響的範圍還包含魚、鳥與爬蟲類。圖/daniyal ghanavati@Pexel, CC0 License

追求便利生活的副作用

第二次世界大戰後蓬勃發展的化學工業,為人類帶來更舒適與有效的便利生活,包括幫助蔬果免於遭受蟲害的農藥、各式輕巧便宜的塑膠材料、以及難以控制的環境污染都是日常生活中,容易接觸到環境荷爾蒙的來源。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

首先要解釋的是,環境荷爾蒙並非特定種類的化學物質,只要可能影響內分泌系統作用的化學物質皆包含在內,又被稱為「內分泌干擾物質」。目前已知有多達 70 種化學物質被列為環境荷爾蒙,主要包括農藥殺蟲劑(如 DTT)、工業產品(如多氯聯苯 PCB)、塑化劑(如鄰二甲苯類)、金屬污染物(如甲基汞)、其他化學副產物(如戴奧辛)等。隨著人們越來越了解化學合成物,確認是環境荷爾蒙的化學物質種類數預計也將繼續增加;如近期美國環境保護署開始採用新的演算法(Patience Browne et al., 2015)來評估化學物質「對於特定內分泌物的活性(Endocrine Bioactivity)」,就有助於確認可能的環境賀爾蒙及其影響。

好消息是,雖然環境荷爾蒙的名單看上去洋洋灑灑,實際上有許多種類的化學物質,尤其是農藥、殺蟲劑已被禁用多年。然而壞消息是,部分具有持久性的化學物質早已進入環境中,是我們生活中難以全面避免的污染物。

2001 年簽訂、2004 年生效的「斯德哥爾摩公約」便著重於處理環境荷爾蒙中最棘手的一群化學物質 ── 持久性有機污染物,截至 2017 年列管了 28 種化學物質。這些化學物質除了具備環境荷爾蒙的毒性,還由於在環境中的持久性與半揮發性,成為一項需要全球共同面對的污染課題。

環境荷爾蒙泛指各式可能影響內分泌系統作用的化學物質,而其中某些具有持久性早已進入環境,我們難以完全避免接觸。圖/Otis Historical Archives National Museum@flickr, CC BY 2.0

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

環境荷爾蒙就在你身邊?

若進一步研究,我們可以發現「斯德哥爾摩公約」列管的許多化學物質,在臺灣已禁用許多年(喜悅的掌聲下!)。那麼,目前生活中最可能接觸到哪些環境賀爾蒙?又應該如何避開呢?

事實上,環境荷爾蒙可能出現的範圍涵蓋了食、衣、住、行會接觸到的各種材料與化學物質,常見者包括重金屬鎘、汞、鉛;塑膠製品中的雙酚 A、鄰苯二甲酸酯類(塑化劑);屬於工業特殊添加材料的壬基苯酚、有機錫化合物、全氟烷化合物、多溴二苯醚、多氯聯苯、六溴環十二烷等,以及因難以分解而得到「世紀之毒」別稱的戴奧辛。

但是,大家先別被這麼落落長的名單嚇到了!

基本上,這些環境荷爾蒙主要經由兩種途徑進入人體:食物途徑與容器途徑 [1]。「食物途徑」是含有該化學物質的產品在完成任務後,沒有被妥善回收,成為污染物而進入環境,經由農業或漁業中的生物吸收,最後進入食物中。舉例來說,「汞」最常見的接觸來源就是由大型魚類生物累積而來,而戴奧辛容易累積在脂肪、乳製品中。另外,「容器途徑」通常源於錯誤使用食物容器,以塑膠材質的餐具為例,若溫度太高或是磨損後持續使用,就極易吸收到雙酚 A 或是塑化劑 [2]。換句話說,若沒有刻意去挑戰盛裝容器的「極限」,挑選符合標準、經認證的產品,並遵守使用規範,因為此途徑而接觸到環境荷爾蒙的風險便很低。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

不讓污染物流入環境、謹慎選擇食物與餐具

雖然目前仍沒有一種方式能完美保證「絕對不會接觸到」環境荷爾蒙,但只需要採取簡單的老梗策略,就可以降低自身受到危害的機率囉!且聽我們娓娓道來。

如前述,絕大多數日常生活中的環境荷爾蒙來自於「食物途徑」,要避開這個途徑,就需要做好資源回收,讓廢棄物中的化學物質不至於流入環境造成污染;飲食多樣化,選擇不同來源的食物,避免化學物質在體內持續累積。針對「容器途徑」,應選擇可靠的食物容器,最好來自信譽可靠、附有檢驗資訊的廠商,不要貪小便宜;並且遵照使用注意事項,如原始設計單次使用的塑膠餐具絕不可重複使用,食物容器須注意其適用溫度,避免過熱、錯誤使用。這些健康生活的老招數,就可以盡可能降低攝入的環境荷爾蒙劑量。

在《寂靜的春天》出版後的幾十年間,人類禁用了許多化學物質(包含很多種殺蟲劑)、對新化學物質的使用也更加謹慎;而希望有一天,環境賀爾蒙能夠不再是我們對於環境的污染與自身健康的威脅。

 

註解

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  1. 各化學物質各有其接觸途徑,這邊只是做一個概略的統整,詳見:食藥署網站 – 常見的內分泌干擾物質
  2. 同場加映一下大家都很擔心的雙酚 A 和塑化劑。由於塑膠材質的廣泛使用,這兩類化學物質很難全數避免,但這兩類物質在人體的代謝速度都相當快,大部份的 DEHP 塑化劑會於 24 到 48 內小時排出體外,雙酚 A 在人體的半衰期只有 6 個小時;因此避免長時間且大量的攝入,人體是可以有效代謝這類化學物質而不會有累積的情況。但目前這類物質對人體的影響仍不明確,建議懷孕婦女與嬰幼兒仍應盡可能避免接觸。

參考資料

文章難易度
行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
52 篇文章 ・ 9 位粉絲
行政院環境保護署毒物及化學物質局,落實毒物及化學物質之源頭管理及勾稽查核,從源頭預防管控食安風險,追蹤有害化學物質,維護國民健康。 網站:https://www.tcsb.gov.tw/

0

4
1

文字

分享

0
4
1
讓孩子性早熟的可怕兇手,環境荷爾蒙對兒童青少年的危害
careonline_96
・2021/09/02 ・2483字 ・閱讀時間約 5 分鐘

讓孩子性早熟的可怕兇手,環境荷爾蒙對兒童青少年的危害,醫師圖解

莉莉自幼三餐幾乎外食,常以塑膠容器盛裝食物,飲食又偏好油炸、油煎食品與皮、肥肉與內臟等動物脂肪部位,平時也常拿媽媽的香水、指甲油、化妝品來裝扮自己。媽媽回想莉莉在幼稚園小班乳房就有微微隆起,原本以為是單純肥胖,直到莉莉在小學入學前,初經竟然來了!經過兒童內分科邱巧凡醫師安排一系列的檢查,確定診斷為「性早熟」。經過治療與生活習慣的調整之後,這才讓莉莉的月經延到 13 歲才報到,最終身高也順利達到遺傳身高。

環境荷爾蒙是什麼?

林口長庚醫院/新北市立土城醫院/新竹東元醫院兒童內分泌科邱巧凡醫師指出,環境荷爾蒙(Endocrine-disrupting chemicals,EDCs),又名「環境內分泌干擾物質」,是指一類存在於環境中的物質,其化學結構與荷爾蒙相似,接觸後會對人體的內分泌系統造成干擾,影響人體本身荷爾蒙的分泌或影響荷爾蒙受器的功能,進而引起相關疾病。

環境荷爾蒙哪裡來?

環境荷爾蒙的來源,在我們生活周遭,分布於食衣住行育樂,無所不在:舉凡塑膠容器、餐具,塑料用品、玩具、文具、衣著,及罐頭、紙餐盒、紙杯內層的淋膜, 感熱紙中的雙酚 A、雙酚 S,農作物、蔬果種植使用的有機磷、有機氯農藥、除草劑、除蟲劑等,電線、電器用品中的阻燃劑,變壓器內的多氯聯苯,空氣污染中的戴奧辛,荷爾蒙干擾藥物等都是環境荷爾蒙的重要來源。

環境荷爾蒙嚴重影響健康

同時要注意的是,食物鏈的最下游「大海」也遭受嚴重環境荷爾蒙的污染:海洋生物體內可檢驗出抗生素、荷爾蒙、化療藥、避孕藥等藥物!2017 年美國華府非營利媒體 Orb Media 結合研究團隊,抽查全球五大洲的自來水,發現高達 83% 含塑膠微粒。當動物遭受環境荷爾蒙污染,多數會殘留在其脂肪細胞。因此動物皮、肥肉、骨髓、內臟脂肪、動物油等食材,也是常見環境荷爾蒙的來源。環境賀爾蒙的來源相當多

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • 鄰苯二甲酸酯(Phthalates):塑膠產品、定香劑
  • 雙酚類(Bisphenols):食品容器、金屬罐內塗料、感熱紙、複寫紙
  • 對羥基苯甲酸酯(Parabens):化妝品、保養品(乳霜製劑等)
  • 農藥與殺菌劑(Pesticides or fungicides):使用農藥、除蟲劑之蔬菜、水果等農作物
  • 藥物(Pharmaceuticals):避孕藥、賀爾蒙製劑等
  • 阻燃劑(Flame retardents):家具、電器用品、地毯背襯等
  • 多氯聯苯(PCBs):冷卻劑、絕緣液、潤滑劑、變壓器、電容器等
  • 植物雌激素(Phytoestrogens):純化之大豆異黃酮
  • 戴奧辛(Dioxins):特定工業製成之燃燒排放、空氣汙染
  • 烷基酚化合物(Alkylphenolic compounds):洗滌劑,燃料和潤滑油添加劑
  • 全氟烷基化合物(Perfluoroalkyl compounds):廚具塗料、防油紙袋、紡織品、地毯等
  • 精油(Essential oils):茶樹精油與薰衣草精油

環境荷爾蒙對兒童青少年有什麼影響?

邱巧凡醫師解釋,根據環境荷爾蒙的細胞、動物與人體的相關研究發現:環境荷爾蒙可能會造成胎兒生長遲滯、早產、低出生體重、男嬰陰莖短小、尿道下裂、隱睪,女孩性早熟、初經過早、多囊性卵巢症群、早發性停經、男性女乳症、精蟲數量減少、精蟲品質下降、不孕,增加青少年與成人罹患甲狀腺疾病、肥胖、代謝症候群與心血管疾病的機率;甚至造成攝護腺癌、睪丸癌、乳癌、子宮內膜癌、 卵巢癌等荷爾蒙相關的癌症。嚴重影響人類的健康!其中又以胎兒和處於生長發育期的兒童最容易遭受環境荷爾蒙危害。

如何避免環境荷爾蒙的危害?邱巧凡醫師建議應盡量做到以下幾點:

  • 避免使用塑料容器、塑膠製品、紙餐盒、紙碗、紙杯等一次性免洗餐具。盡量使用玻璃、陶瓷或不銹鋼餐具。
  • 減少食用油炸、油煎食品,避免食用動物脂肪部位(如皮、肥肉、內臟、骨髓等)。
  • 選擇當季盛產、有政府安全蔬果標章認證之農產品。
  • 以電子載具取代實體發票,減少感熱紙的使用(號碼牌、收據等)。
避免環境荷爾蒙的危害這麼做
  • 勤洗手,避免環境荷爾蒙殘留於皮膚或經口攝入。
  • 保持室內通風、空氣清淨,打掃時避免粉塵飛揚(濕拖、濕擦、吸塵器優於乾掃)。
  • 空氣品質不佳時,避免外出,外出也養成配戴口罩的習慣。
  • 「廢舊藥品」請參考衛福部食藥署的建議方式回收處理,切勿自行丟棄。
  • 兒童、青少年非必要應避免使用精油與化妝品。
  • 避免使用香味濃郁的洗潔、護理用品(洗髮精、沐浴乳、洗衣精等)。

上一代的環境賀爾蒙暴露,當心禍及三代

門診常見家長細心呵護孩子,給孩子吃最好、用最好的,但偏偏性早熟還是發生在孩子身上。
邱巧凡醫師提醒,近年來,「表觀基因學」的研究指出,這一代的生活習慣(酗酒、抽菸、農藥、環境賀爾蒙暴露、不良的飲食習慣等)將會影響個體生殖細胞的 DNA 甲基化與組蛋白修改等過程,進而影響子代甚至母體胎兒內精卵細胞的基因表現,進而改寫第二代甚至第三代的個體健康歷程,種下子代未來罹患疾病的禍根。

當孩子出現性早熟表現,應及時就醫

女孩 8 歲前出現第二性徵,如乳房隆起、陰毛發育,10 歲前初經來潮。男孩 9 歲前出現第二性徵,如睪丸變大、陰莖變長變粗、長陰毛、變聲、長鬍鬚。有以上性早熟表現,請就診兒童內分泌科尋求協助。

當孩子出現性早熟表現,應及時就醫