《寂靜的春天》出版│ 科學史上的今天：9/27

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

• 文/林宇軒

許多人在新聞上看到「農藥超標」、「農藥殘留」這幾個詞出現的時候，往往都會嚇一跳，農藥可以說是一個多數人不想知道、不願聽見的事物。可能是因為太多關於農藥的負面新聞，使得我們每個人多少都對農藥產生疑慮，甚至擔心不知道哪天會被農藥毒害？每天都吃進不少殘留農藥，會不會哪天導致癌症發生？

但真的那麼可怕嗎？在開始聊農藥的影響之前，讓我們先換個角度想想：如果這個世界沒有農藥，會是什麼樣子？

在農藥出現之前：不想再重演一遍的愛爾蘭大饑荒

讓我們回到 170 多年前吧，在那個還沒有有效農藥的年代，馬鈴薯因為容易生長，又不像小麥需要繁複的加工才能吃，而廣受當時歐洲底層人民喜愛。

然而從 1845 年開始，歐洲各地接連發生馬鈴薯晚疫病，患病植物的莖和葉都會漸漸變成深褐色，看起來會像是要爛掉的葉子一樣，而且馬鈴薯的莖、葉和塊莖還會有發霉爛掉的臭味。我們現在知道這是一種真菌感染導致的馬鈴薯疾病，但在當年這種疾病的成因還不清楚。

因此在那個年代，當馬鈴薯晚疫病發生後，許多以馬鈴薯為主食地區的人民受到的很大的傷害。這場饑荒被愛爾蘭人稱為「大饑荒 The Great Famine」，影響之大甚至成了一句愛爾蘭俗諺：

“Only two things in this world are too serious to be jested on, potatoes and matrimony.”

「世界上有兩種東西開不得玩笑：一個是馬鈴薯，另一個是婚姻」

雖然說當年歷史的災難還有許多複雜的因素牽涉其中，但要是能夠像現在一樣，有農藥可以避免真菌感染馬鈴薯，那麼是不是就很有機會可以避免掉飢荒呢？

農藥發展進行式：在效用和環境間摸索平衡

現代農業使用農藥能有效維持農產量，對於糧食供應有很大的貢獻，但在不同階段也面臨了不同的挑戰。從新型農藥的合成開發，到期待能有選擇性、專一性，再到和環境友善共存，這之間又經歷了哪些事呢？

在 20 世紀初期，化學合成工業發展成熟後，各種新農藥如雨後春筍般大量合成出來，但仍然有個使用上的問題：無論是否為目標害蟲，接觸到農藥的昆蟲通通都會死掉，或是噴完藥之後影響作物生長甚至一起死亡。直到 1940 年代 DDT 的發明，打破了農藥「選擇性」的問題：殺蟲效率好，對於多種害蟲都有效，對於植物基本上沒有影響，對哺乳類動物急毒性很低。在上市後，很快就攻佔市場。

有了這麼好用的農藥，接下來就過著幸福快樂的日子了嗎？事情沒有那麼簡單，1962 年瑞秋．卡森出版了《寂靜的春天》這本書，讓人們重新審視農業技術發展不能只專注在其好處和優點，同時也必需審視其對環境的長期影響。當年瑞秋・卡森的研究調查發現 DDT 持久性好的特性，反而會使它藉著生物放大作用，危害食物鏈高階的生物。

後續美國於 1970 年成立了環境保護局，並且在 1972 年取消了 DDT 的許可證，各國政府和大眾逐漸意識到，環境是一個整體，必須要更全面的評估農藥帶來的影響。各大藥廠以及大學，也一直不斷的研究，想要開發出更安全、對環境危害更小的農藥成分。

1990 年代新菸鹼農藥的出現，讓農業技術的發展對環境的影響有了更多面向、更細緻的討論。這一類殺蟲效率極高，又不太會影響人體的新農藥，一推出即在美國和歐洲市場大受歡迎，在 2007 年時全球市佔率高達 25%。

然而隨著越來越多人使用，也開始出現疑似新菸鹼類農藥造成的問題，例如讓蜜蜂迷航。然而要確定是否真的是新菸鹼類農藥所造成的影響其實非常不容易，因為其效應短時間內並不明顯。有許多科學家投入相關研究，想了解新菸鹼類藥物對蜜蜂的影響。

這場研究論戰持續至今仍有許多待討論的空間，也凸顯了隨著科技的發展，所要考量的不只有效用，同時還要能與環境永續共存。那麼農業的未來會是什麼樣子呢？

農業的未來：更安全、更精準的農藥使用

回頭看看過去的歷史，我們可以發現各國對於農藥的監管，在一次又一次的事件之後，越來越嚴謹。以 DDT 來說，1940 年代根本沒有做長期毒性的相關研究，就已經核准上市了。

就台灣目前的法規，農藥如果要核准上市，都需要事先進行物理化學性試驗、毒理試驗，以及田間試驗，再將評估資料提交給農委會審查，只要有可能會致癌，或是有較高的人類和環境風險，都不會被允許使用。經過幾十年改善過後的核准機制，能盡量減少對我們人類和環境的傷害。

以新農藥種類避免害蟲產生抗藥性

其實，長期使用化學農藥使害蟲產生抗藥性，對於農民來說是個越來越棘手的問題。抗性對農業造成最直接的影響，就是在農藥的品質不變、施用方式也正常的情況下，效果卻越來越差甚至失效。

所以這幾年各國政府都開始推廣「抗性管理」計畫，推廣農藥使用的重要觀念。具體的作法包括在農藥施用前就仔細調查確認是哪種病害、蟲害，選擇合適的農藥種類施用；另外在施用農藥時須注意使用規範。對於漸漸產生化學農藥抗藥性的病蟲害，可使用不同作用機制的藥劑輪替使用，以減少抗藥性的產生。

另外一種解決抗藥性的方法為「生物農藥」。這類方法是利用自然界已經存在的生物或是天然的成分，來抑制害蟲或真菌，比如有名的蘇力菌，就是一種生物農藥，透過被昆蟲吃進體內，進而導致昆蟲死亡的方法。

從土壤環境到作物健康　數位農業精準作物管理

而對於還沒有產生抗藥性的農藥，進一步則可透過科技與農業結合的「數位農業」來精準控制作物生長發育所需的一切，包括水、肥料以及農藥的用量。數位農業不僅省時省力，且能更精準管理病蟲害模式，進而降低抗藥性發生的風險。

回到我們最前面擔心的問題：農藥會不會破壞生態，或是對人體有負面影響？從整個農藥發展歷程來看，我們可以想見，未來農藥對於人體和環境的影響，都將會越來越可控、風險逐漸降低。

本文由作物永續協會及泛科學合作企劃執行

參考資料：

1. Great Famine (Ireland), Wikipedia
2. 《番茄與馬鈴薯晚疫病》，台南區農業專訊第37期：13~16頁(2001年9月)
3. History of Pesticide Use, International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).
4. HISTORY OF PESTICIDE USE, Oregon State University.
5. Cressey D., The bitter battle over the world’s most popular insecticides, Nature, Vol. 551, pp. 156–158, 2017, doi:10.1038/551156a.
6. Butler D., EU expected to vote on pesticide ban after major scientific review, Nature, Vol. 555, pp. 150–151, 2018, doi: 10.1038/d41586–018–02639–1.
7. 《我國農藥管理及其展望》，農委會動植物防疫檢疫局，2018.10.24。
8. Olson, Sara. “An analysis of the biopesticide market now and where it is going.” Outlooks on Pest Management 26.5 (2015): 203-206.
9. 《農藥抗藥性指引管理——基礎篇》