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為了要維持體溫恆定,你得要付出多少代價?──《生命的躍升》

貓頭鷹出版社_96
・2012/07/17 ・4616字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

有一首美國童謠歌詞是這樣說的:「你是一個火車駕駛,時光從旁快速飛逝。」很多人可能還記得一些兒時情景,你或許曾坐在爸爸的汽車後座,感覺時光一分一秒過去,緩慢到讓人麻木,好像永遠到不了終點,於是你不停地問:「爸!我們到了沒呀?」又或許很多讀者也還記得,曾沮喪地看著自己的祖父母或是父母漸漸年邁,舉止緩慢像蝸牛,到最後甚至可以坐在那裡不動,數小時對他們宛如只是數分鐘般。這兩種極端都是我們生活中會經驗到的節奏,或可稱為人生的行板。

你不需要是愛因斯坦,就知道時間是相對的。不過愛因斯坦所建立關於時間與空間的嚴格定律,如果用在生物學上恐怕更讓人印象深刻。像英國名人佛洛伊德爵士曾經說過:「如果你下定決心要戒菸、戒酒跟戒女人,你並不會真的活比較久,只不過是感覺活比較久。」但是關於兒童時期時光飛逝,與老年時期時間蝸步化,則確實是有意義的。這跟我們的內在設定有關,也就是說跟我們的新陳代謝速率、心跳速率與我們細胞燃燒食物的速率有關。

就算在成人之間,活躍的與懶散的人差異也甚大。大部分的人都會慢慢改變新陳代謝速率。我們的行動漸漸趨緩,身體漸漸變胖這些現象,完全取決於新陳代謝速率,而每個人的速率都不同。兩個人就算吃一樣的東西,運動量也一樣,但是在休息的時候所燃燒的卡路里量還是不會相同。

不過恐怕沒有任何差異,比溫血動物跟冷血動物兩者新陳代謝速率的差異還要大了。雖然我用的這幾個詞彙,常讓生物學家敬而遠之,不過它們對普羅大眾來說卻十分生動清晰,一點也不比那些拗口的專業術語像是「恆溫性」還是「變溫性」來得含糊。這實在是一件令人十分好奇的事情:我注意到關於生物上的種種特徵,我們很少有如同對身為溫血動物如此感到自豪的了。比如說,在報章雜誌或是在網路上,常常可見各種針鋒相對的爭論,關於恐龍究竟是溫血動物還是冷血動物,其激烈的程度根本無法用理性去解釋。

或許,對某些人來說,這有其根本上的差異,關乎到我們身而為人的尊嚴,關乎到我們單純只是巨大蜥蜴的獵物?還是在對抗一種聰明狡猾移動迅速的怪獸,以至於讓我們每天必須提心吊膽絞盡腦汁才能存活?看起來,我們哺乳類對於過往那段悲慘歲月仍心懷怨恨,那時我們還只是毛茸茸的小動物,必須為躲避當時的頭號掠食者而被迫禁錮於地底。但無論如何那也是一億兩千萬年前的事了,不論從哪個角度來看都算是久遠的時光。

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所謂溫血動物講的就是新陳代謝速率以及生命步調。溫血本身就好處多多,所有的化學反應,溫度愈高就進行得愈快,鞏固生命的生化反應自然也不例外。光是在一小段對生物有意義的溫度區間裡,比如說從攝氏零度到四十度,生化反應在動物體內的表現就有天壤之別。在這段區間裡,溫度每升高十度,氧氣的消耗量就多兩倍,反映出來的就是更多的耐力與力量。所以一隻動物體溫若是攝氏三十七度,就比攝氏二十七度要有力兩倍,就比攝氏十七度要有力四倍。

不過在很大的程度上,溫度本身並沒有太大的意義。所謂溫血動物並不必然比冷血動物要更熱,因為大部分的爬蟲類都自有一套吸收太陽能的辦法,可以把牠們的核心溫度加溫到跟哺乳類與鳥類一樣高。當然爬蟲類無法在晚上還維持這樣的高溫,但是哺乳類跟鳥類到了晚上一樣要休息。雖然牠們也大可在夜間降低自己的核心溫度來節省能量,不過哺乳類與鳥類卻很少這樣做,而就算有也降得不多(蜂鳥倒是經常呈現昏迷狀態以節省能量)。在這個節能減碳的年代裡,哺乳類的行為恐怕會讓環保主義者氣得跳腳:我們的恆溫器被卡在攝氏三十七度,不管需要還是不需要,一天二十四小時,一年三百六十五天,天天如此。關於替代能源也別想了,我們無論如何不可能像蜥蜴一樣利用太陽能,我們永遠只能利用內在的煤炭火力發電廠,來生產大量的熱能,這讓我們也因此留下大量的碳足跡。哺乳類天生就是環保不良分子。

或許你會認為,哺乳類到了晚上仍然火力全開,是為了要讓牠們一大早就頭腦清醒取得先機,不過蜥蜴要把體溫升高到可以活動的程度也花不了多少時間。舉例來說,美洲的無耳蜥蜴在頭頂有一個血竇,透過它可以很快地加溫全身的血液。每天早晨無耳蜥蜴會把頭伸出洞穴外曬太陽,同時張大眼睛保持警戒,看看有無掠食者,一有危險牠們就會迅速縮回洞裡。通常大概只消半個小時的時間,就加熱到可以出外探險的程度了,這樣開始一天的工作倒不失為一個愜意的方式。依照慣例,天擇不會只滿足於一種功能。有一些蜥蜴頭頂的血竇跟眼皮有連結,一旦被掠食者抓到,牠們會激動地把血液射向掠食者,比如說像狗之類的動物,而這味道對掠食者來說,並不好受。

維持體溫的另一種方式就是體型。你不需要是一名偉大的白人獵人,也可以想像出,兩隻動物皮毛伸展開來鋪在地上所蓋住的面積大小。假設其中一隻蓋住的長跟寬都是另一隻的兩倍,這樣一來比較大的那隻動物蓋住的面積,就會是比較小那一隻的四倍(2×2=4),不過牠的體重會是八倍,因為牠的深度一樣會比小的那隻大兩倍(2×2×2=8)。如此,長寬高各增為兩倍的話,表面積對重量比就是一半(4÷8=0.5)。

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又假設每一公斤的體重都會產生相等的熱量,大型動物會因為比較重,所以產生較多的內在熱量。同時牠們能量損失也會比較慢,因為牠們的表面積相對較小(相對於產生的內在熱量而言)。所以,動物愈大,體溫愈高。這種趨勢到了一定的程度,本來是冷血動物也會變得跟溫血動物一樣。好比說像短吻鱷,嚴格地來說算是冷血動物,但是牠可以維持接近溫血動物的體溫很久很久。晚上就算牠只產生很少的內在熱量,但過一夜之後核心溫度也不過下降個幾度而已。

很多恐龍都可以輕易地超過這個體型臨界值,讓牠們幾乎跟溫血動物毫無二致;特別是在那段遠古的美好時期,氣候溫暖舒適,整個地球上的生物都過得十分享受。那段時期沒有冰河,大氣中二氧化碳的濃度更是今日的十倍左右。換句話說,根據幾個簡單的物理原理我們可以知道,不管恐龍的代謝狀態為何,牠們都可能是溫血的。就算對巨大的草食恐龍來說,如何散熱恐怕也比如何產熱要來得麻煩。牠們有些具有奇特的解剖構造,比如說像劍龍的巨大背板,或許次要功能就是用來散熱,跟今日大象的耳朵差不多。

如果事情就這麼簡單,那麼恐龍到底是不是溫血動物就沒有什麼好爭議的了。根據上面那狹義的定義,恐龍當然是溫血動物,或者至少有很多恐龍是。對於那些喜歡賣弄術語咬文嚼字的人來說,這叫做「慣性內溫性」。恐龍不只可以持續維持體內的高溫,牠們甚至跟現代哺乳類一樣,可以靠燃燒碳來產生內在熱量。所以,到底是根據哪種廣義的定義,認為恐龍不是溫血動物?關於這點嘛,或許有一些恐龍仍然符合廣義的定義,我晚一點會解釋。但是若真想了解哺乳類跟鳥類溫血的獨特性,就必須反轉剛剛那個趨勢,我們要回頭去看看小型動物,看看那些低於「溫血臨界值」的小動物是怎麼一回事。

想想看蜥蜴吧。根據定義,蜥蜴是冷血動物,也就是說蜥蜴在晚上無法維持體內溫度。鱷魚之類的動物或許還可以,但是體積愈小的動物就愈不可能維持。其他像是毛髮或是羽毛之類的保暖裝備,充其量只能保護到一定的程度,而有時候甚至會阻礙動物從環境裡吸收熱能。如果你幫蜥蜴穿一件毛大衣的話(不消說,嚴謹的科學家早就試過了),蜥蜴只會愈來愈冷,因為牠既無法順利地從太陽吸收熱量,體內也無法產生足夠的熱量來補償。這種現象跟哺乳類或是鳥類非常不同,而這正是我們符合真正溫血動物定義的原因。

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哺乳類跟鳥類比起相同體積的蜥蜴來說,可以產生十到十五倍之多的內在熱量。不管外在環境如何,牠們都會持續產熱。如果你把蜥蜴跟哺乳類動物放在一個令人窒息的炎熱環境中,哺乳類動物仍然會一直產生十倍於蜥蜴的能量,甚至到有害的程度牠都不管。因此到後來哺乳類會需要走出去透透氣:牠會需要喝水、要泡水,牠會氣喘吁吁,牠會要找塊陰影乘涼、要搧風、喝點雞尾酒,或是打開冷氣。而蜥蜴呢?牠只會很舒服地待在那裡。無怪乎蜥蜴,或者大部分的爬蟲類,都可以在沙漠裡混得很好。

反過來說,如果把兩者放在冷的環境裡,像是冷到結冰的地方,蜥蜴此時會把自己埋到樹葉堆裡捲起來睡覺。老實說,很多小型哺乳類也會幹一樣的事情,不過這並不是我們預設的程式。我們預設的程式剛好相反,它會要我們燃燒更多食物。哺乳類在寒冷氣候中生存時,要花上比蜥蜴多一百倍的代價。就算是在溫帶好了,好比說攝氏二十度的環境,大約是歐洲宜人的春天氣溫,兩者差異也有天壤之別,大約是三十倍。要維持哺乳類驚人的新陳代謝速率,牠們必須燒掉比爬蟲類多三十倍的食物。這可不是只有一次,牠們每一天都要吃掉爬蟲類一個月分量的食物。既然天下沒有白吃的午餐,這樣的消耗量真的是非常龐大。

所以現在的情況是,要做一隻哺乳類或是鳥類所要付出的代價,比做一隻蜥蜴要多了大約至少十倍,而且經常遠高於此。如此昂貴的生活方式到底為我們帶來什麼?最明顯的答案就是領土擴張

溫血生理或許不適合在沙漠中生活,但是卻可以讓動物在夜間巡弋,或者在冬季以及溫帶地區活躍,而這些對蜥蜴來說都不可能。另外一個優點則是腦力,雖然表面上看起來關聯沒有那麼明顯。相較於蜥蜴來說,哺乳類的腦容量與體積比,顯然大了很多。雖說大腦袋並不保證一定比較聰明或者比較機智,不過看起來較快的新陳代謝才能支持較大的腦容量,而動物不用特別花資源去照顧它。這意思是說,假設哺乳類跟蜥蜴都需要花百分之三的資源給大腦,而哺乳類可以支配比蜥蜴多十倍的資源,牠就可以養比蜥蜴大十倍的腦袋,而事實上也正是如此。附帶提一下,靈長類動物,特別是人類,往往分配更多資源給大腦。以人類為例,我們貢獻了大概百分之二十的資源給大腦,儘管它只占了身體重量幾個百分點而已。不過我猜,其實腦力很可能只是某種附加價值,對溫血動物的生活方式來說,這可能是在不增加額外負擔的情況下所發展成的。要養一顆大腦袋其實有其他更便宜的方法。

不過簡而言之,用領土擴張、夜間活動跟超大腦力去換取溫血動物巨額的新陳代謝,看起來其實不怎麼划算。我們一定忽略了些什麼。從付出的角度來看,不斷地吃、吃、吃所要付出的代價可不只是肚子痛而已。動物要花大量的時間與精力用來尋找糧食、打獵或是種植蔬果,其中大部分的時間都要暴露在掠食者或是競爭者的威脅之下。食物會吃光,會枯竭。很明顯地你吃得愈快,就愈快吃光食物。

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另外你的族群數量也會減少。根據經驗法則,代謝速率會控制族群大小,因此爬蟲類的數量往往是哺乳類的十倍左右。同樣的,哺乳類的子代數量也比較少(不過牠們也因此可以給較少的子代每個個體較多的資源)。另外生命周期也會隨著新陳代謝速率而不同。佛洛伊德的笑話雖然適用於人類,但可不適用於爬蟲類。爬蟲類的生活或許無趣而緩慢,但是牠們真的活得比較久。像是巨龜可以活好幾百年。

所以保持溫血要付出的代價十分慘烈。溫血動物生命周期短,還要花很多時間在危險中吃飯。牠們只能產生少量子代,並且維持較小的族群,而這兩個特性都很容易受到天擇無情的鞭笞。我們換回來的是可以在晚上冷風颼颼中外出的權利,這交易看起來真是遜透了,特別是晚上我們無論如何還是要睡覺。但是在這生命的聖殿裡,我們還是會習慣性地給哺乳類與鳥類最高評價。到底有什麼東西是我們有而爬蟲類沒有的?而這東西最好夠格。

(全文未完)


本文摘自《生命的躍升:40億年演化史上最重要的10個關鍵》第八章 〈熱血沸騰--衝破能量的藩籬〉。本書由貓頭鷹出版社出版,獲2012年7月PanSci選書推薦。

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貓頭鷹出版社_96
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貓頭鷹自 1992 年創立,初期以單卷式主題工具書為出版重心,逐步成為各類知識的展演舞台,尤其著力於科學科技、歷史人文與整理台灣物種等非虛構主題。以下分四項簡介:一、引介國際知名經典作品如西蒙.德.波娃《第二性》(法文譯家邱瑞鑾全文翻譯)、達爾文傳世經典《物種源始》、國際科技趨勢大師KK凱文.凱利《科技想要什麼》《必然》與《釋控》、法國史學大師巴森《從黎明到衰頹》、瑞典漢學家林西莉《漢字的故事》等。二、開發優秀中文創作品如腦科學家謝伯讓《大腦簡史》、羅一鈞《心之谷》、張隆志組織新生代未來史家撰寫《跨越世紀的信號》大系、婦運先驅顧燕翎《女性主義經典選讀》、翁佳音暨曹銘宗合著《吃的台灣史》等。三、也售出版權及翻譯稿至全世界。四、同時長期投入資源整理台灣物種,並以圖鑑形式陸續出版,如《台灣原生植物全圖鑑》計八卷九巨冊、《台灣蛇類圖鑑》、《台灣行道樹圖鑑》等,叫好又叫座。冀望讀者在愉悅中閱讀並感受知識的美好是貓頭鷹永續經營的宗旨。

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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。

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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。

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 / 圖片來源:envato

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)。

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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)」/圖片來源:益福生醫

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。

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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。

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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。

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 / 圖片來源 : envato

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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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。

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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 / 圖示來源:shutterstock

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。

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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。

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。/ 圖示來源:shutterstock

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?

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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。

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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。

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。/ 圖示來源:


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貓咪也會學鳥叫?揭秘貓貓發出「喀喀聲」背後的可能原因
F 編_96
・2024/12/24 ・2480字 ・閱讀時間約 5 分鐘

F 編按:本文編譯自 Live Science

貓是一種神秘而又引人注目的動物,牠們看似深居簡出,但擁有多元的聲音表達:從吸引人類注意的「喵喵叫」,到面對威脅時的「嘶嘶聲」與低沉的「咆哮」。

延伸閱讀:貓咪為什麼總愛對人喵喵叫?看貓如何用聲音征服人類的心

然而,細心的貓奴們可能會注意到,貓有時會對著窗外的鳥兒或屋內小動物玩具,發出一種獨特的「卡卡聲」或「咯咯聲」。這種聲音既像牙齒打顫,又好似一陣陣輕微的顫鳴,卻很難歸類到常見的喵叫或咆哮裡。這種名為「chatter」的行為,究竟在貓的生活中扮演什麼角色?目前科學界尚未對此有定論,但有幾種廣為討論的假說,或許能為我們提供一些思考方向。

卡卡叫:情緒的釋放或表達?

有些貓行為專家推測,貓咪在看到獵物(如窗外的鳥、老鼠)卻無法接近時,會因「欲捕無法」的挫折感或興奮感,發出這種「卡卡聲」。就像人類遇到障礙時,可能會發出抱怨的咕噥聲或乾著急的嘆息聲一樣,貓咪的「喀喀聲」也可能只是把當下的情緒外顯,並非有特別針對人或其他動物的溝通目的。

  • 情緒假說
    • 挫折:當貓看見鳥兒在窗外飛舞卻無法撲殺,內心焦躁,遂用聲音抒發。
    • 興奮:或許貓在準備捕獵時也感到高度亢奮,因此嘴部不自覺抖動並出聲。
貓咪的「喀喀聲」可能源於挫折或興奮情緒,表達捕獵受阻的內在反應。圖/envato

要在科學上驗證「情緒假說」並不容易,因為需要同時測量貓咪行為和生理指標。例如,研究人員可能需要測量貓咪在卡卡叫時的壓力荷爾蒙變化,才能確認牠們究竟是帶著正面興奮,或是負面挫折的情緒。不過,由於貓的獨立特質,實驗設計往往困難重重,樣本量要足夠也不容易,所以至今沒有定論。

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增強嗅覺?貓咪的「第二鼻子」

另一種說法則認為,貓咪發出「卡卡聲」時,可能同時開啟了其位於口腔上顎的「犁鼻器」(vomeronasal organ),也稱作「賈氏器官(Jacobson’s organ)」。這個感知器官能捕捉一般鼻腔聞不到的化學分子,如費洛蒙或特定氣味分子,因此對貓的求偶、社交和獵捕行為都非常重要。

  • 嗅覺假說
    • 張口呼吸:如果貓咪一邊「咯咯咯」地開合上下顎,可能在嘗試讓空氣(及其中所含的氣味分子)進入犁鼻器。
    • 蒐集更多環境資訊:在確定下手前,更完整的嗅覺分析或能提高牠們獵捕成功率,或是幫助判斷環境中是否有其他潛在威脅或機會。

然而,要科學驗證「增強嗅覺假說」同樣不簡單。研究人員不僅要觀察貓咪在卡卡叫時的行為,也需要測量牠們是否真的打開了更大的氣道,並在那個同時有效使用犁鼻器。這些行為與生理測量都必須在相對可控卻又不影響貓自由行動的實驗環境中進行,實務上難度頗高。

聲音模仿:貓咪的「偽鳥叫」?

貓咪的「卡卡聲」或許是為了模仿獵物的聲音,讓獵物降低警戒。圖/envato

第三種最有趣也最具「野性色彩」的假說,是「模仿獵物聲音」。在野外,一些中南美洲的小型貓科動物(例如:長尾虎貓,又稱美洲豹貓或瑪家貓,Margay)曾被觀察到,在捕獵小猴群時,發出類似猴子叫聲的音調;有些當地原住民族群也傳說,叢林裡的某些捕食者會模仿目標獵物的聲音來誘捕。由此推測,家貓看到鳥兒時發出的「卡卡聲」,可能包含些微模仿鳥兒啁啾的元素,試圖降低獵物警戒或甚至吸引獵物靠近。

  • 模仿假說
    • 案例參考:野生貓科動物曾出現學習或偽裝聲音的紀錄。
    • 家貓可能繼承的行為:家貓的祖先——北非野貓(African wildcat)及其他小型貓科物種,是否具備聲音模仿能力?這在生物演化研究上仍是未解之謎。
    • 缺乏大規模觀察:由於小型野生貓科動物研究資料有限,且家貓實驗更不易做大樣本長期追蹤,最終導致此理論尚未獲得廣泛實證。

貓咪行為研究的挑戰:野性祖先的重要性

探討貓咪行為,常常需要回溯至野生祖先的棲地環境。家貓(Felis catus)普遍被認為源自北非野貓(Felis lybica),然而,野貓習性的研究本就不多,尤其是關於聲音與捕獵策略更是資料有限。我們想知道「為什麼家貓會卡卡叫」,首先要確定:「牠們的野性祖先或其他小型貓科,也有同樣的行為嗎?」若有,家貓則可能繼承自古老基因;若無,則可能是家貓在與人類共處的環境中演化出的新行為。

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如果要探查家貓「卡卡叫」的原因,還需要了解其祖先或其他小型貓科是否具有類似行為。圖/envato

再者,貓在實驗室中的「不可控」因素相當多。貓不像狗般樂於服從人類指令,常有自己的規律與個性。要在實驗情境下穩定地誘發貓的「卡卡叫」行為、同時檢測牠們的生理和心理反應,並確保每隻貓的個體差異都被考慮到,這些都對研究團隊是極大考驗。

對於許多貓奴來說,貓咪坐在窗邊,一邊盯著外頭的鳥兒或松鼠,一邊發出獨特的「卡卡聲」,是一幕既可愛又神祕的風景。究竟牠們是在抒發情緒、強化嗅覺、抑或真的在「假扮鳥叫」以誘捕獵物?目前沒有確切的答案。然而,也正因為這層未知,貓貓才更顯得迷人。

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃