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空氣汙染可能導致糖尿病？偷溜進體內的 PM2.5 都做了甚麼好事

旻諭・2018/07/19 ・2883字・閱讀時間約 6 分鐘・SR值 510 ・六年級

最近《空氣污染防制法》修正案三讀通過，惹來了不少爭議，而「空氣汙染」如何影響人體健康一直以來都是熱切討論的議題。圖／SD-Pictures @pixabay

最近《空氣污染防制法》修正案三讀通過，惹來了不少爭議，而「空氣汙染」如何影響人體健康一直以來都是熱切討論的議題。一般而言，我們可能覺得空氣汙染對人類健康的影響，不外乎是肺炎、氣喘或是支氣管炎這種呼吸道的疾病。

不過前陣子才發表的最新研究成果可能顛覆你的想像！就在今年六月底，美國密蘇里州聖路易華盛頓大學醫學院（Washington University School of Medicine）發表在《刺胳針行星健康（The Lancet Planetary Health）》期刊的研究就說了「PM_2.5 是導致糖尿病的成因」。

糖尿病應該是因為現代人大魚大肉的飲食習慣或缺乏運動造成吧？！沒想到我們經常掛在嘴邊的「PM_2.5 」居然也跟糖尿病扯上關係？PM_2.5 又是怎麼導致糖尿病的？

不健康的飲食習慣常常是我們認為糖尿病的成因，沒想到「PM_2.5 」居然也跟糖尿病扯上關係？讓我們來一探究竟！圖／Josh Bancroft @flickr

PM_2.5 如何導致糖尿病？──引起發炎反應，使胰島素抗性上升

「PM_2.5」，也叫「細懸浮微粒」，指的是「直徑小於或等於 2.5 微米的懸浮微粒（Particulate Matter, PM）」，其中 2.5 微米相當於三十分之一的頭髮直徑。這些從肺吸進體內的細懸浮微粒，因為體積非常的小，可以自由穿梭在肺的支氣管和血管壁，再透過血液循環跑到身體不同的器官，引起發炎反應，進而使得「胰島素抗性上升」。

「PM_2.5」指的是「直徑小於或等於 2.5 微米的懸浮微粒，其中 2.5 微米相當於三十分之一的頭髮直徑。圖／截圖自行政院環保署認識細懸浮微粒

「胰島素抗性上升」又是甚麼意思呢？正常來說，當我們吃進米飯或全麥麵包這些含有「碳水化合物」的食物，經過消化系統分解成一個個「葡萄糖」，而胰島素就像是一把一把的鑰匙，為全身上下的細胞打開「葡萄糖通道」，好讓每個細胞都可以好好利用葡萄糖養分，同時也可以降低在血液中的葡萄糖濃度，也就是「降血糖」。

但是當細胞沒辦法正常的被胰島素這把鑰匙打開通道，也就是「細胞對胰島素抗性上升」，此時葡萄糖沒辦法進入細胞而存留於血液之中，讓分泌胰島素的胰臟誤以為「鑰匙不夠」，而「製造更多鑰匙」，也就是「胰島素分泌增加」。胰臟過度操勞的結果反而讓自己漸漸失去製造胰島素的能力，使得血液中的葡萄糖維持高濃度，這也就是「第二型糖尿病」的由來了！

這是細胞剖面圖，細胞外面咖啡色一圈是細胞膜。胰島素（黃色球球）就像鑰匙，接上細胞之後打開「葡萄糖通道」（藍色通道），讓細胞可以利用葡萄糖（白色球球）。但是當細胞對胰島素沒反應了（哭），也就是「細胞對胰島素抗性上升」，就可能導致糖尿病發生。圖／giphy

近年三個「空氣汙染與糖尿病」研究

了解了空氣中的汙染源怎麼導致第二型糖尿病，讓我們回過頭來看看這篇華盛頓大學醫學院「PM_2.5 是導致糖尿病的成因」的新研究！

研究團隊蒐集將近 173 萬名沒有糖尿病史的退伍軍人健康數據，追蹤中位數 8.5 年的時間，再整合美國環境保護局（Environmental Protection Agency）和美國國家航空暨太空總署（NASA）的空氣數據，設計出模型來預估空氣汙染物與糖尿病的關聯性。

而研究結果發現，若是暴露在每立方公尺 5~10 微克細懸浮微粒，就有 21% 的機率可能導致糖尿病；而暴露在在每立方公尺 11.9~13.6 微克細懸浮微粒，也有 24% 的可能。雖然 3% 似乎看起來很微小，但這代表著每十萬人就多了五六千新的糖尿病案例。

不只是今年六月底的研究說明空氣汙染與糖尿病的關聯，其實從二十世紀末就開始有些零星的研究指出空氣污染可能跟肥胖以及糖尿病有關。2014 年瑞士的研究結果顯示 PM₁₀ 每增加 10 µg/m3，糖尿病的患病率會增加 40%，而 NO₂每增加 10 µg/m3，糖尿病的患病率則會增加 19%。

另外，在 2017 年發表在 Diabetes 的這篇論文也在青少年身上發現空氣汙染可能是糖尿病成因。研究團隊追蹤了 314 名 8 至 15 歲，住在洛杉磯的拉丁裔青少年的健康狀況，平均追蹤了 3.4 年的時間。研究結果發現長時間的空氣污染暴露，導致這群青少年的胰島素分泌增加，以及胰島素抗性上升等問題，造成得糖尿病的機率增加。

2017 年發表在 Diabetes 的論文也在青少年身上發現空氣汙染可能是糖尿病成因。圖／截圖自南加州大學新聞網頁

當這群青少年到了 18 歲，再度進入實驗室做 12 小時不進食的空腹胰島素檢測，他們血液中的胰島素含量比正常情況多出近 27%，代表這群青少年「胰島素分泌增加」；另外糖耐力測試的結果也發現這群青少年血液的胰島素含量比一般狀況多出 36%，表示他們有「胰島素抗性上升」的情形出現。

在台灣的我們，該怎麼看待這個研究成果？

前面列舉出的研究，其研究對象是以瑞士人及美國人為主，那在台灣的我們可以怎麼解讀這些研究成果？

華盛頓大學醫學院研究團隊的通訊作者 Ziyad Al-Aly 表示：「即使許多業者認為目前的空汙規定太嚴苛，但研究證據顯示現行美國環境保護局和世界衛生組織提出的空氣汙染安全標準還不夠嚴格。」

其中美國環境保護局的空汙安全標準是「每立方公尺 12 微克細懸浮微粒」，而臺灣行政院環境保護署的標準是「每立方公尺 15.4 微克細懸浮微粒」。雖然單從數據來看，目前臺灣的標準較美國更為寬鬆，但也不用立馬認為在臺灣的我們就一定很容易得到糖尿病。

「空氣汙染會不會造成糖尿病」這件事可能還需要更多的研究結果來證明，也有許多不可預測的變因可能影響著研究結果，像是 PM_2.5 的汙染來源差異（是汽機車或是工廠排放）或不同國家的飲食與運動習慣差異都可能影響國民得第二型糖尿病的機率。在越來越多與空氣汙染及人體健康有關的研究成果發表之前，還是記得每天看看當天的空氣品質，再決定當天要在哪裡活動吧！

揭開人體的基因密碼！——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮・2021/11/16 ・1998字・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖，有些人沒抽菸卻得肺癌，有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢？這一切都跟我們的基因有關！無論是想探究生命的起源、物種間的差異，乃至於罹患疾病、用藥的風險，都必須從了解基因密碼著手，而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上，DNA 解碼從 1953 年的華生（James Watson）與克里克（Francis Crick）兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構，闡述 DNA 是以 4 個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990 年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了 2003 年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位，但無法排序；直到 1977 年，科學家桑格（Frederick Sanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓 DNA 形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將 DNA 打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwan biobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過 99％是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有 21.2％的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。