1

9
3

文字

分享

1
9
3

紅髮人不會曬黑、更難麻醉?僅占全球不到 2% ,紅髮人的秘密不簡單!

羅夏_96
・2021/05/17 ・5139字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

髮色絕對是人與人之間,外貌差異最明顯的特徵之一,拜染髮劑所賜,我們在生活中能見到各式各樣的髮色,不同年度和季節,甚至會出現像是「奶茶棕、亞麻綠、霧灰藍」的髮色流行趨勢!

然而,當我們撇去染髮劑帶來的效果後,全世界各地人們的天然髮色其實主要只有 4 種而已!其中,黑色是最常見的顏色,也是臺灣人最熟悉的髮色,占世界總人口的 80% 左右,其次是棕色,然後是金色和紅色。

紅髮是諸多髮色中,最少見也最吸引人們注意力的髮色。圖/Wikipedia

在天然髮色中,紅髮是最罕見的髮色,在全球總人口中所占的比例不到 2%,紅髮人主要分佈在歐洲西部與北部,特別是在英國不列顛島附近的地區。

關於紅頭髮,坊間有一個有趣的傳聞——紅髮人比較難麻醉!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

近期美國麻省總醫院的團隊,發表在 Science Advances 期刊上的研究1,或許能讓我們一窺這個傳聞背後的可能機制。

髮色怎麼來的?

人類的髮色是怎麼產生的?讓我們從毛囊 (Hair follicle) 說起。

毛囊是皮膚的附屬器官 (appendages) ,而毛髮就是由毛囊所生成的。毛囊除了用來生長毛髮,也可幫助維持表皮的機能,免受外界環境的損傷,在組織更新和外傷修復中發揮重要作用2

毛囊構造,其中黑素細胞 (Melanocyte)在最底部。圖/Hair: Follicle, Associated Structures and Growth

髮色則是由毛囊中的黑素細胞 (Melanocyte) 所決定,黑素細胞會隨著毛囊的生長,將產生的黑色素嵌入毛髮中,使其看來有顏色。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

毛囊中的黑素細胞會生產兩種黑色素 (Melanin):真黑色素 (eumelanin)褐黑素 (pheomelanin),真黑色素的含量越多,毛色越黑;褐黑色素越多則偏紅。

真黑色素 (eumelanin) 和褐黑素 (pheomelanin) 所產生的顏色。圖/ Colour Theory for Hairdressing

黑色素除了會影響毛髮、皮膚和瞳孔的顏色,也是重要的物理防曬劑。可以幫我們吸收過多的紫外線,保護皮膚中細胞的 DNA 不會受到紫外線傷害。

造就紅髮的重要基因——MC1R

研究顯示,與紅髮關係最密切的基因是 MC1R

MC1R 的蛋白質產物為黑素皮質素受體 1 (melanocortin 1 receptor,MC1R),其主要表現在皮膚細胞及黑素細胞的細胞膜上。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

黑素皮質素受體 1 會受黑素皮質素 (Melancortin) 的活化,黑素皮質素受體 1 活化後會改變黑素細胞產生的黑色素種類3:當黑素細胞上的黑素皮質素受體 1「未」受到黑素皮質素的活化時,是產生褐黑素為主,反之,但黑素皮質素受體 1 被活化後,就會改為產生真黑色素,讓皮膚和髮色變深。

紅髮的人因 MC1R 基因有突變,黑素細胞上的黑素皮質素受體 1 無法被正常活化,這讓黑素細胞無法產生真黑色素,而是不斷產生褐黑素,因此讓髮色呈紅黃色。

如果你天生紅髮,就不怕被曬黑?

你知道嗎?因黑素細胞無法生成真黑色素,所以紅髮的人皮膚「不會被太陽曬黑」!

雖然這聽來是很多人夢寐以求的能力,但其實一點也不好。

前面有提到,黑色素的一個重要功能,就是抵禦紫外線對皮膚細胞的傷害,因此紅髮的人若沒有做好防曬,很容易曬傷,罹患皮膚癌的比率也比常人更高4

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

雖然造成紅髮的基因主要受 MC1R 影響,不過根據英國在 2018 年的大規模基因分析研究顯示,除了 MC1R,其他的基因變異也會影響紅髮的表現(例如影響紅色的深淺),只是對髮色的影響沒有像 MC1R 這麼有決定性5

紅髮人比較難麻醉?傳聞還是真有此事?

在麻醉界有個傳聞,那就是紅髮的病患需要更多麻醉劑才能麻醉。

2005 年,美國路易斯維爾大學的研究團隊,就對這個傳聞做研究6,該研究分別對 30 名黑髮女性和 30 名紅髮女性,進行疼痛與麻醉測試。

結果顯示,紅髮的人對熱疼痛更敏感、對連續性疼痛刺激(如電引起的疼痛)較不敏感,而且紅髮的人確實需要更大劑量的麻醉劑才能被麻醉!

這表示髮色可能與改變人「對某些類型疼痛的敏感性」,以及「麻醉抗性」有關。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

找出 MC1R 基因與疼痛的連結

有了上述研究的基礎,美國麻省總醫院的團隊決定深入了解其中的分子機制。

科學家選用一株和造成人類紅髮機制類似的小鼠,這些小鼠由於 MC1R 的突變,導致黑素皮質素受體 1 無法發揮作用,因此黑素細胞無法產生真黑色素,而讓毛色呈紅色。

跟紅髮的人類一樣,科學家也發現,這些紅毛小鼠對疼痛的耐受性比正常小鼠更高。

MC1R 突變的小鼠,毛色也呈紅色。圖/參考文獻 1

為甚麼紅毛小鼠也比較不怕痛?其中的原因頗複雜,讓我們一起慢慢拆解箇中奧妙!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

首先,黑素皮質素受體 1 的活化除了會促使黑素細胞產生真黑素,同時也會讓黑素細胞產生前腦啡黑細胞促素皮促素 (Pro-opiomelanocortin, POMC)

POMC 是甚麼?可以把它想成是一個「激素複合體」,也就是 POMC 會被酵素切割成不同片段,而每個片段在被細胞修飾後,都能作為一種激素使用。

目前知道 POMC 主要會分成成四種激素7

  1. α-黑色素細胞刺激素 (α-Melanocyte-stimulating hormone, α-MSH)
  2. 促腎上腺皮質素 (adrenocorticotropic hormone, ACTH)
  3. β-內啡肽 (β-Endorphin)
  4. 甲硫腦素 (Met-enkephalin)
POMC 經過細胞處理後,能產生多種激素。圖/The Importance of Melanocortin Receptors and Their Agonists in Pulmonary Disease

這四種激素每個要細講都很有故事,建議有興趣的讀者可自行查閱(畢竟它們不是這篇文章的主角),這邊只簡單羅列一下它們的功能:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • α-黑色素細胞刺激素( α-MSH):與調節食慾、性慾和黑色素生成有關
  • 促腎上腺皮質素 (ACTH):調控糖皮質素 (glucocorticoid) 的分泌,糖皮質素是腎上腺皮質素的一種,與人體內糖、脂肪、和蛋白質的生物合成和代謝的作用有關,還具有抗發炎、免疫抑制與中樞興奮等作用
  • β-內啡肽 (β-Endorphin)和甲硫腦素 (Met-enkephalin):前者是腦內啡,後者是腦啡肽。兩者都是內源性鴉片物質,會和中樞神經系統內的神經細胞,其細胞膜上的鴉片類受體 (Opioid receptors) 結合,達到鎮痛的效果。

MC1R 基因突變後,POMC 也沒了

紅毛小鼠因 MC1R 突變,使黑素細胞上的黑素皮質素受體 1 無法被活化,也就無法產生 POMC,由 POMC 分出的四種激素也不會產生。

起初研究團隊懷疑紅毛小鼠是因為 β-Endorphin 這種具有鎮痛效果的激素減少,而改變牠們的疼痛耐受性,但研究顯示,破壞正常小鼠產生 β-Endorphin 的能力,或者破壞正常小鼠神經細胞上的鴉片類受體,都不會讓小鼠的疼痛耐受性上升,只有破壞紅毛小鼠的鴉片類受體,才會降低牠們的疼痛耐受性。

因此他們排除紅毛小鼠是因 β-Endorphin 的減少,而有較高的疼痛耐受性,但鴉片類受體產生的下游訊號,會影響疼痛耐受性。

β-Endorphin 和鴉片類受體異常,不影響正常小鼠的疼痛耐受性。但鴉片受體異常,會降低紅毛小鼠的疼痛耐受性。圖/參考文獻 1

接著研究團隊把目光放在 POMC 所分出的另一個激素:α-MSH 上。

研究顯示,紅毛小鼠血液內的 α-MSH 量確實有減少。因此他們把 α-MSH 重新補充到紅毛小鼠體內,看會發生甚麼狀況,結果顯示,隨著 α-MSH 的量上升,紅毛小鼠的疼痛耐受性降低了!

這個結果讓研究團隊推測,神經細胞上 α-MSH 受體是影響紅毛小鼠疼痛耐受性的關鍵。

補充 α-MSH (Melanotan II) 會讓紅毛小鼠的疼痛耐受性降低。圖/參考文獻 1

當「親戚」也參一腳,耐痛能力又不同!

好巧不巧,神經細胞上 α-MSH 的受體,和黑素皮質素受體 1 是親戚,那就是黑素皮質素受體 4 (melanocortin 4 receptor,MC4R),而黑素皮質素受體 4 在人體中與食慾、性慾和食物代謝功能等有關8

研究團隊發現,破壞正常小鼠的黑素皮質素受體 4 後,牠們的疼痛耐受性確實上升了,這顯示黑素皮質素受體 4 確實會影響小鼠的疼痛耐受性。另外和紅毛小鼠(黑素皮質素受體 1 異常)一樣,黑素皮質素受體 4 異常的小鼠,如果鴉片類受體的下游訊號被抑制,疼痛耐受性也會降低。

MC4R 異常和紅毛小鼠一樣的疼痛耐受性會上升。同樣的,抑制鴉片類受體(加入 Naloxone)會讓 MC4R 異常和紅毛小鼠的疼痛耐受性降低。圖/參考文獻 1

耐痛的兩個關鍵:MC4R、鴉片類受體

腦導水管周圍灰質 (Periaqueductal gray, PAG) 的細胞會分泌腦啡肽抑制疼痛,PAG 的已知功能包括對疼痛的調控、防衛行為、生殖行為和發聲等功能,科學家也在小鼠的 PAG 區域觀察到:

鴉片類受體和黑素皮質素受體 4 會同時表現在此區的神經細胞上。

根據人腦的基因表現資料庫,研究團隊指出,除了 PAG 外,大腦中還有其他區域也會同時表現鴉片類受體和黑素皮質素受體 4,也有其他研究顯示,部分同時表現鴉片類受體和黑素皮質素受體 4 的區域,與調控疼痛有關1

綜合以上結果,研究團隊提出以下的模型:中樞神經細胞中的鴉片類受體和黑素皮質素受體 4 在調節疼痛上,彼此是互相抗衡的

也就是說,鴉片類受體的功能,是「抑制」疼痛;黑素皮質素受體 4 則相反,是「增加」疼痛。

而小鼠對疼痛的耐受性,會因這兩個受體下游訊號的平衡不同而被影響。

研究團隊提出的模型:神經細胞上的鴉片類受體和 MC4R 的平衡,會影響小鼠的疼痛耐受性。圖/參考文獻 1

根據提出的模型,他們推測紅毛小鼠的疼痛耐受性較高的原因如下:

紅毛小鼠因 MC1R 異常,無法產生POMC。這會讓小鼠體內的β-Endorphin和α-MSH的量降低。這兩個激素的降低,會讓神經細胞上的鴉片類受體和MC4R的下游訊號降低。但小鼠體內除了β-Endorphin,還有其他內源性鴉片物質 (如Endomorphin)可以活化鴉片類受體,讓鴉片類受體的下游訊號不像 MC4R 減少的那麼多。因此在神經細胞中,止痛的訊號 (鴉片類受體) 強過疼痛的訊號 (MC4R),這就讓紅毛小鼠有更強的疼痛耐受性了。

科學家尚未找出紅髮人不怕痛的細節

雖然小鼠的實驗結果顯示,黑素皮質素受體 1 異常會讓疼痛耐受性上升,但這個結果顯然跟以往的人類研究結果不太一樣,先前的研究顯示紅髮人對不同類型的疼痛,耐受性並不相同。

另外研究團隊提出的類鴉片受體/MC4R 平衡模型,是否在人體上也適用,還需要很多測試,畢竟人體產生 POMC 和內源性鴉片物質的機制,比小鼠更複雜。

而關於麻醉的問題,小鼠實驗(或者說團隊提出的模型)也無法解釋為何紅髮人比較難麻醉,畢竟疼痛耐受性的改變是否會影響麻醉抗性,目前沒有確切的證據能指出兩者的關聯。

儘管目前只有小鼠的實驗,但這篇研究不僅指出皮膚產生的訊號,會參與並調節疼痛,同時也開啟新的止痛研究方向,那就是黑素皮質素受體 4 。研究團隊也表示,未來會針對黑素皮質素受體 4 做更深入的研究,或許黑素皮質素受體 4 將是一個新的止痛標靶。

紅髮,不僅與眾不同,也不簡單!

看到這兒,不知道讀者們會不會有我看完這篇文章的感受:造就紅髮背後的機制,竟然可以延伸出這麼複雜的生理反應!

紅髮是最罕見的天然髮色,它的珍稀性不僅吸引人的目光,也開啟了新的研究道路。或許每個非主流事物的背後,都有著無限的可能,尊重並了解這些獨特,也將開啟我們的視野和思想!

參考資料

  1. Robinson KC, Kemény LV, Fell GL, Hermann AL, Allouche J, Ding W, Yekkirala A, Hsiao JJ, Su MY, Theodosakis N, Kozak G, Takeuchi Y, Shen S, Berenyi A, Mao J, Woolf CJ, Fisher DE. Reduced MC4R signaling alters nociceptive thresholds associated with red hair. Sci Adv. 2021 Apr 2;7(14):eabd1310
  2. 毛囊
  3. Melanocortin 1 receptor
  4. Robles-Espinoza, C., Roberts, N., Chen, S. et al. Germline MC1R status influences somatic mutation burden in melanoma. Nat Commun 7, 12064 (2016).
  5. Morgan, M. D., Pairo-Castineira, E., Rawlik, K., Canela-Xandri, O., Rees, J., Sims, D.,& Jackson, I. J. (2018). Genome-wide study of hair colour in UK Biobank explains most of the SNP heritability. Nature communications, 9(1), 5271.
  6. Liem EB, Joiner TV, Tsueda K, Sessler DI. Increased sensitivity to thermal pain and reduced subcutaneous lidocaine efficacy in redheads. Anesthesiology. 2005;102(3):509-514. 
  7. Proopiomelanocortin
  8. Melanocortin 4 receptor
  9. https://www.massgeneral.org/news/press-release/Research-reveals-why-redheads-may-have-different-pain-thresholds
文章難易度
所有討論 1
羅夏_96
52 篇文章 ・ 833 位粉絲
同樣的墨跡,每個人都看到不同的意象,也都呈現不同心理狀態。人生也是如此,沒有一人會體驗和看到一樣的事物。因此分享我認為有趣、有價值的科學文章也許能給他人新的靈感和體悟

0

2
0

文字

分享

0
2
0
人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
199 篇文章 ・ 304 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
為期刊拍張封面 顯微鏡下的科學魔法
顯微觀點_96
・2024/05/27 ・3010字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文轉載自顯微觀點

希爾思使用VS120拍攝,小鼠大腦矢狀切口上的染色圖像。圖片來源:EVIDENT|Olympus官網

「我開始拍攝美麗的影像是出於興趣,因為我喜歡神經科學圖像藝術性的一面。」

史蒂芬妮.希爾思(Stephanie Shiers)是美國德州達拉斯大學的認知神經科學家,她拍攝的顯微鏡影像曾被選作多本期刊的封面,包括《神經科學雜誌》 (The Journal of Neuroscience)、《科學轉化醫學》 (Science Translational Medicine)等。要怎麼做才能讓自己拍攝的作品登上期刊封面呢?

希爾思在 2019 年取得認知和神經科學博士學位,目前從事疼痛研究,以移植捐贈者的神經組織探索慢性疼痛的臨床前機制和治療方法。

最驕傲的時刻——影像獲選期刊封面

希爾思攻讀博士期間,當第一篇論文獲得刊登且拍攝的照片一同被選為封面發表時,是她最引以為傲的時刻。她表示,第一篇論文被發表本身已經很令人興奮,當時並未預期會獲選封面,「因為我只是基於我對神經科學藝術的熱愛,而拍攝漂亮的圖片」。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

事實上,論文中所有影像都使用 40 倍物鏡拍攝,但她後來決定使用 100 倍物鏡拍攝,以捕捉一些漂亮的影像,加以觀察。

「我能看到所有的樹突和軸突初始段,這看起來令人震撼!」當希爾思與她的指導教授分享時,教授鼓勵她投稿期刊封面,同時提交論文。

希爾思表示,在攻讀博士學位時,面對周遭的同行都非常專業,自己曾感到無所適從。然而,當成功的數據和封面影像出現時,過去辛勤的工作和壓力都值得了。

歷經徬徨 受科學魔法吸引踏上研究路

對於自己選擇踏入神經科學研究,並繼續攻讀博士、成為科學家,希爾思坦承自己也曾經歷徬徨。「因為不知道自己想做什麼」,希爾思大學時曾選了三個主修、一個副修。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

原想攻讀醫學院的希爾思,在接受緊急救護技術(EMT)訓練時,意識到自己不想當醫師。因此她又選了神經科學和歷史專業,因為她自認可能喜歡人文學科、可能想成為律師。

直到完成學士學位後希爾思仍不清楚自己的職涯方向。但當她加入校內實驗室時,發現自己「真的很喜歡」,進而申請進入加州大學戴維斯分校的 NeuroMab 研究機構(UC Davis/NIH NeuroMab facility),從事免疫組織化學的工作。

在這份工作中,希爾思研究進行免疫組織化學染色、抗體驗證,在顯微鏡下觀察「肉眼」看不見的東西。這時她意識到「科學是最我們所擁有,最接近魔法的東西」,也因此確認了職業道路——走上學術研究之路。

而現在對希爾思來說,最難忘的時刻莫過於帶領在實驗室掙扎的學生領略科學的奇妙。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

曾經有一名學生未受太多訓練,因此希爾思帶著她完成染色工作、教她操作共軛焦顯微鏡;而當學生第一次看到顯微鏡下的影像時,露出驚訝的表情。 「看到別人也能體驗到科學的神奇,真是太好了!」希爾思這麼說道。

Science Trans 1
圖片來源:擷自《Science Translational Medicine vol. 13, issue 595》封面

超敏通道

圖像顯示小鼠背根神經節表現瞬態受體蛋白 5 (TRPC5,紅色)編碼瞬時受體電位規範 5(TRPC5,紅色)、抑鈣基因相關胜肽(CGRP,綠色)、P2X3 受體(藍色)和神經絲蛋白 200(青色)的基因。

希爾思為〈Transient Receptor Potential Canonical 5 Mediates Inflammatory Mechanical and Spontaneous Pain in Mice.〉的共同作者。

本篇論文主要探討,多種原因引起疼痛超敏反應,其中 TRPC5 的活化增加了囓齒動物對疼痛的敏感性,而 TRPC5 通道也在人類感覺神經元中表現,因此研究認為 TRPC5 抑制劑可能可有效減輕患者的疼痛超敏反應。

拍科學藝術照 封面也可以很抽象

對於如何拍出「封面等級」的科學藝術照,希爾思也給出幾點建議。首先,她強調擁有適合的儀器至關重要,以降低信噪比和提升影像品質。

此外,研究者必須接受更多基礎訓練。她表示,過去自己雖操作過很多次顯微鏡,但主要使用明視野照明觀察。直到開始博士課程後學習神經解剖學、蛋白質定位等知識,使用免疫螢光染色最適當的卻是使用暗視野照明。因此持續接受培訓,了解如何正確使用顯微鏡也是非常重要的。

希爾思也建議,在實驗數據收集階段,就可預先規劃影像拍攝;一邊構思論文中需要使用的圖像和材料,如果材料和研究內容一致,就當場拍攝解析度更高的影像。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

她也鼓勵研究者不斷嘗試新事物,例如使用不同染劑(明視野病理染色劑、鈣染色劑等)與顯微鏡搭配,將更容易拍攝出引人注目的影像。

希爾思鼓勵研究者盡可能地投稿封面影像,並強調封面不必與數據收集所用的影像完全相同;甚至許多期刊封面的圖片可以是抽象的、不一定要和照片一樣真實。

物種特異性表達

以原位雜合技術(in situ hybridization,左)和空間轉錄(Spatial Transcriptomics,右)並置的人類背根神經節,用於描述感覺神經元轉錄譜的特徵。

痛覺受器是專門的感覺神經元,存在於背根神經節(DRG)和三叉神經節中,對生成最終疼痛感知的神經元信號至關重要。

希爾思為〈Spatial transcriptomics of dorsal root ganglia identifies molecular signatures of human nociceptors.〉的第二作者。

本篇研究試圖為人類疼痛受器生成等效訊息,利用空間轉錄數據識別痛覺受器的轉錄組特徵,並藉以識別物種間差異和潛在的藥物靶點。

Sciencetrans2022 1
圖片來源:擷自《Science Translational Medicine (vol. 14, issue 632》封面 
Jneurosci 3
圖片來源:擷自《The Journal of Neuroscience vol. 38, issue 33》封面

圖像為患有神經性疼痛的小鼠內側前額皮質神經元,紅色為 PV 陽性細胞小白蛋白陽性中間神經元(紅色)與軸突初始段標記(Ankyrin-G,綠色)和核標記(DAPI,藍色)的共同標記。

希爾思為〈Neuropathic Pain Creates an Enduring Prefrontal Cortex Dysfunction Corrected by the Type II Diabetic Drug Metformin But Not by Gabapentin〉的第一作者。

認知障礙是神經性疼痛的共病。本篇研究使用原治療糖尿病的藥物二甲雙胍,治療神經疼痛 7 天後出現逆轉,包括功能和解剖學出現變化,顯示該藥物或可老藥新用於治療神經性疼痛及其認知合併症。

參考資料

  1. https://www.olympus-lifescience.com/en/discovery/behind-the-lens-dr-stephanie-shiers-creates-cover-worthy-neuroscience-art/
  2. Sadler, Katelyn E et al. “Transient receptor potential canonical 5 mediates inflammatory mechanical and spontaneous pain in mice.” Science translational medicine vol. 13,595 (2021).
  3. Tavares-Ferreira, Diana et al. “Spatial transcriptomics of dorsal root ganglia identifies molecular signatures of human nociceptors.” Science translational medicine vol. 14,632 (2022).
  4. Shiers, Stephanie et al. “Neuropathic Pain Creates an Enduring Prefrontal Cortex Dysfunction Corrected by the Type II Diabetic Drug Metformin But Not by Gabapentin.” The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience vol. 38,33 (2018).

查看原始文章

討論功能關閉中。

顯微觀點_96
6 篇文章 ・ 2 位粉絲
從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。

0

2
2

文字

分享

0
2
2
來點刺激的研究!吃下這朵蘑菇就可以通靈、戒菸酒還能止痛……?
PanSci_96
・2024/04/11 ・6748字 ・閱讀時間約 14 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

有人在討論大麻合法化,那迷幻蘑菇呢?

迷幻蘑菇這個吃了會 chill 的酷東西在國內歸屬於第二級毒品,但全世界用這玩意兒的人可不少。

它不只會出現在墨西哥的通靈體驗,神經科學家也認為它可以用來研究大腦;精神科醫師想看看它對精神疾病的療效;甚至連專門查禁毒品的 CIA,都曾經想要「利用利用」這個好東西! 迷幻蘑菇有多神奇?裡頭的「裸蓋菇素」除了讓你 chill,還有哪些神奇效果?

人類使用迷幻蘑菇已經九千年了?

九千年前就有人在吃迷幻蘑菇?

有歷史學家認為,這類致幻菇早在距今九千年前,就已經是北非原住民愛不釋手的好物,他們甚至還把菇菇們刻到岩畫裡。中美洲則有阿茲特克人當嗑菇代表,嗑的是一種名叫⋯⋯teonanácatl 的東西。我也不會念,反正大概是「眾神之肉」的意思。如今我們知道,當時他們使用的就是墨西哥裸蓋菇。當時人們認為用了它,就可以和神明溝通無礙了。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
中美洲阿茲特克人認為用了墨西哥裸蓋菇,就可以和神明溝通無礙了。
圖|PanSci YouTube

1950 年有人驗證了這件事,真菌學家高登・沃森為了更瞭解墨西哥裸蓋菇的神奇之處,來到墨西哥南部的瓦哈卡州,見證馬薩特克民族的薩滿儀式。之後,沃森的好友亞伯特・霍夫曼從這些墨西哥帶回的菇中,成功萃取出「裸蓋菇素」和「脫磷酸裸蓋菇素」。他們將藥丸送回瓦哈卡,交到了負責執行秘密儀式的巫師莎賓娜手中。1 看到莎賓娜親自服下這顆「仙丹」後回報的體驗,霍夫曼等人大喊「警察杯杯就是它」(逼)——看來古老儀式的通靈效果,八九不離十就是裸蓋菇素在那邊作怪。

不只通靈巫師,連 CIA 也想好好利用迷幻蘑菇!

裸蓋菇素的研究引起了美國中央情報局 CIA 的注意,不過不是因為什麼違法亂紀的問題,而是他們⋯⋯也想「瞭解更多」!1950年代 CIA 有項名為 MK-Ultra 2 的精神控制計畫,希望找到一些可以作為吐真劑、審訊和行為操縱工具的潛力藥物。他們的實驗藥物包括裸蓋菇素、迷幻藥 LSD、嗎啡、海洛因、一種萃取自仙人掌的致幻劑麥斯卡林等,並在監獄、醫院、學校,甚至從巧立名目的慈善基金會裡招募試驗對象。3

結果不試不知道,一試嚇一跳,裸蓋菇素的幻境令許多人為之瘋狂。據傳,曾參與這項實驗的美國歌手羅伯特・亨特曾經這樣點評這個奇幻旅程:「看在上帝的份上,請允許我保持精神錯亂吧。」雖然如此,MK-Ultra 計畫後來還是受到負評居多,畢竟這當中許多藥物都有危害健康的可能性,違反了法律裡的知情同意權之外,也踩了人道底線。

1950年代 CIA 有項名為 MK-Ultra 的精神控制計畫,希望找到一些可以作為吐真劑、審訊和行為操縱工具的潛力藥物。
圖|PanSci YouTube

除了被強迫食用,很多人也「自願」嗑菇?

1960 年代的哈佛大學心理學家蒂莫西・利禮,就在經歷過致幻菇帶來的深刻體驗後,馬上回到哈佛建立「裸蓋菇素計畫」,利用實驗室製作的裸蓋菇素,與團隊夥伴在美國麻州一棟豪宅的客廳裡集體嗑菇。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

利禮不只邀請當時主要的宗教研究者休斯頓・史密斯,以及英國作家奧爾德斯・赫胥黎加入,還前後找來了超過兩百位的受試學生。後來有大半的參與者認為,這不僅是一趟愉快的旅程,還改善了他們的生活。而且,利禮自己也嗑了一些裸蓋菇素,對此他曾解釋,研究者得跟受試者處在相同的精神狀態中,才能在實驗發生的那一刻,理解對方經歷了什麼。嗯⋯⋯真是個好藉口?但有部分人士擔心「研究致幻劑」和「促進娛樂用途」之間的界限被模糊了,也高聲疾呼研究計畫可能變相成為某種群嗑派對⋯⋯欸不是,根本就是啊!後來他與團隊中的學者夥伴,也確實陸續遭到解雇。4

「研究致幻劑」和「促進娛樂用途」之間的界限被模糊了,研究計畫可能變相成為某種群嗑派對⋯⋯
圖|giphy

所以,裸蓋菇素到底真的對身心靈有好處,還是只是讓你 chill 的迷幻藥?別急,先讓我們看看如果接觸到迷幻藥,我們的身體會產生哪些變化。

迷幻蘑菇是毒還是藥?

迷幻藥物有哪些?

除了裸蓋菇素以外,一般所說的致幻劑或迷幻藥物,還有麥角酸二乙醯胺 LSD、仙人掌毒鹼、搖頭丸 MDMA 或大麻等等,它們都能讓人產生幻覺、改變意識、扭曲知覺和情緒。5 這些具有精神活性的物質,能夠穿越血腦屏障、直接作用在中樞神經系統上,改變大腦神經的傳導。6

一般所說的致幻劑或迷幻藥物,除了裸蓋菇素以外,還有麥角酸二乙醯胺 LSD、仙人掌毒鹼、搖頭丸 MDMA 或大麻等等,它們都能讓人產生幻覺、改變意識、扭曲知覺和情緒。
圖|giphy

人們會迷戀致幻劑,通常來自於使用後思想和情緒因而改變的效果,或是體驗到情感與精神上不可名狀的愉悅。於是有些人服用這類藥物,便是為了改善心理狀態,或是緩解疼痛和壓力。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

那麼,吃下裸蓋菇素會有什麼反應呢?

這玩意吃了之後,除了造成精神層面的影響,不少研究都指出在生理方面會導致血壓上升、心率加快、瞳孔放大、視覺扭曲等方面的可能變化,也曾有調查發現,近四分之一的體驗者出現嘔吐和噁心等症狀。緊隨其後的,則是放鬆、暈眩、欣快感和視覺增強等知覺扭曲。美國國家藥物濫用研究所 NIDA 的官方資料則是提到,服用這類致幻劑,人們的行為可能會產生快速波動,比方說從激動好鬥到鎮靜放鬆。聽起來要麼嗨嗨的,要麼就是有點 chill,沒什麼不得了的,但如果劑量沒有把控好,或因為身體條件等因素,也可能會發生心律失常、癲癇、肌肉強直或急性腎功能衰竭等問題 7

為什麼裸蓋菇素能有迷幻的效果?

事實上造成迷幻感的主角並不是裸蓋菇素本人。當裸蓋菇素進到體內,會經過去磷酸化反應後形成「脫磷酸裸蓋菇素」。這個脫磷酸裸蓋菇素能和大腦皮質錐體細胞上的血清素受體 5-HT2A 結合 8,進而阻斷大腦前額葉皮質處、包含預設模式網路在內的諸多神經傳導。這邊提到的預設模式網路指的是一個存在於大腦內的網路,連接了許多區塊。與「自我意識、自我參照、內省」的腦部活動有關,通常在你放空、陷入回憶時,沒有明確任務時,這片網路就會自動開啟。而當你開始處理有目標的重要任務時,這個網路又會關閉。這樣你就知道這個網路為什麼會被稱為「預設模式」。

當裸蓋菇素進到體內,會經過去磷酸化反應後形成「脫磷酸裸蓋菇素」。
圖|PanSci YouTube

預設模式網路過度活躍,可能會導致焦慮。反過來說,當裸蓋菇素降低預設模式網路的活性,就會關閉這種自我反思的內省行為,人們的自我邊界變得模糊,導致一種「自我溶解」的感覺,放大對周圍世界和他人的開放性和連結感。這種自我意識的減弱,可以促使人們突破固有的思考模式和行為模式,使他們能夠從更廣泛、更整體的視角來看待自己和世界!

沒錯,有看過 EVA 一定馬上發現,這不就是人類補完計畫嗎!碇源堂你還造什麼使徒,直接把裸蓋菇素發下去啊!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

迷幻蘑菇的好處?

迷幻蘑菇能帶來好處嗎?

看到這裡,是不是覺得裸蓋菇素除了帶領人類進入超現實的世界,還有⋯⋯通靈之外,似乎沒什麼太大的用處?

事實上,最近幾年陸續有證據指出,在醫療監督下對病患施予裸蓋菇素,用來治療某些精神疾病是有潛力的。比方說,它能改善強迫症患者在情緒、社交、工作與生活品質上的表現 9,也能減輕憂鬱症狀長達兩週的時間 10,甚至對「重度或難治型憂鬱症」也有用。

迷幻蘑菇甚至能反過來解決患者對其他物質的濫用問題。在以裸蓋菇素輔助的心理治療中,酒精成癮患者大量飲酒的天數明顯下降。11 至於菸癮,接受兩到三次中度至高劑量的裸蓋菇素後,老菸槍們居然能戒除菸癮長達十六個月以上。12 更驚人的是,不只有菸酒,服用中高劑量的裸蓋菇素,竟然也有機會減少大麻、鴉片類藥物和興奮劑的用量。13

欸等等,迷幻蘑菇為什麼對戒菸、戒酒有幫助?

研究發現,施用裸蓋菇素也能降低情緒中心杏仁核的活性,促使情緒穩定。更能提升大腦神經可塑性,讓神經網路功能性連接能力變得更強。14 這意味著什麼呢?答案可能就是「靈活」這兩個字。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

明明嗑了迷幻藥的人看起來就超鏘(ㄎㄧㄤ),到底關靈活什麼事?大腦某些高階網路的功能異常,是促成物質濫用的元兇。15 像是執行網路,是由背外側前額葉皮質和頂下迴組成、與「操縱外部資訊」有關,還有警覺網路,是以前額葉皮質和前腦島作為關鍵連接點,負責處理外部刺激和內部訊號、分配注意力資源。16

大腦某些高階網路的功能異常,是促成物質濫用的元兇。
執行網路,是由背外側前額葉皮質和頂下迴組成、與「操縱外部資訊」有關。
圖|PanSci YouTube
警覺網路,是以前額葉皮質和前腦島作為關鍵連接點,負責處理外部刺激和內部訊號、分配注意力資源。
圖|PanSci YouTube

過去有研究發現,裸蓋菇素的使用,能降低這些網路過度活躍的問題,輔助治療物質濫用和憂鬱症。由於這些網路往往有著豐富的 5-HT 受器,加入裸蓋菇素能和這些受器作用,讓大腦任務之間的切換變得更靈活、更不受既有框架的約束。

迷幻蘑菇還能治療許多疾病?

除了精神上的難題,嗑菇還能解決一些生理症狀。主要是疼痛方面的困擾。

例如一旦發作,會出現比一般頭痛更難受,痛到想把頭給砍下來的「叢發性頭痛」。這個叢發性頭痛相當特別,它的痛點通常集中在一側眼眶周圍或顳側,也就是太陽穴附近,還常常伴隨同側眼結膜充血、流鼻水、流淚等等的症狀。而且有別於偏頭痛,叢發性頭痛在休息的時候會顯得更痛,甚至大多數就像設了鬧鐘一樣,會定時發作。17 目前在一個小小的試驗中,研究者就發現,服用裸蓋菇素可以大幅降低這種頭痛的發作頻率。18

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
幻肢痛指的是截肢患者明明手臂或腿部被切掉了,卻還是能感覺到「那個部位」隱隱作痛。目前認為這種奇異的疼痛,可能源自大腦頂葉中的初級體感覺皮質區訊息重組出現一些錯誤。
圖|PanSci YouTube

聽起來,迷幻蘑菇還有很多用途等著我們去探索。

而且除了今天提到的故事,還有很多更 ㄎㄧㄤ 的迷幻蘑菇研究故事我們來不及講。例如第一個萃取出裸蓋菇素的霍夫曼,竟然也是 LSD 的發明人。

最後我們也必須提醒,現階段臺灣仍把迷幻蘑菇歸類於第二級毒品,請不要以身試法。

但我們也想問看看,如果迷幻蘑菇合法化了,你會想嘗試看看嗎?

  1. 當然,可以通靈又能放鬆,這麼好的東西我還不嗑爆?
  2. 我非常期待作為慢性疼痛與精神疾病的藥物使用
  3. 先不要好了,我看泛科學的 Shorts 就夠 High 了

歡迎訂閱 Pansci Youtube 頻道 獲取更多深入淺出的科學知識!

註腳

  1. A Brief History of Magic Mushrooms – How Magic Mushrooms Work | HowStuffWorks ↩︎
  2. MKUltra – Wikipedia ↩︎
  3. The CIA’s Secret Quest For Mind Control: Torture, LSD And A ‘Poisoner In Chief’ : NPR ↩︎
  4. Harvard Psilocybin Project – Wikipedia ↩︎
  5. Hallucinogen – Wikipedia ↩︎
  6. Psychoactive drug – Wikipedia ↩︎
  7. Psilocybin – Wikipedia ↩︎
  8. Vollenweider FX, Smallridge JW. Classic Psychedelic Drugs: Update on Biological Mechanisms. Pharmacopsychiatry. 2022;55(3):121-138. doi:10.1055/a-1721-2914 ↩︎
  9. Single-dose psilocybin for treatment-resistant obsessive-compulsive disorder: A case report – PMC (nih.gov) ↩︎
  10. Single-dose psilocybin-assisted therapy in major depressive disorder: a placebo-controlled, double-blind, randomised clinical trial – eClinicalMedicine (thelancet.com) ↩︎
  11. Percentage of Heavy Drinking Days Following Psilocybin-Assisted Psychotherapy vs Placebo in the Treatment of Adult Patients With Alcohol Use Disorder: A Randomized Clinical Trial | Substance Use and Addiction Medicine | JAMA Psychiatry | JAMA Network ↩︎
  12. Long-term Follow-up of Psilocybin-facilitated Smoking Cessation – PMC (nih.gov) ↩︎
  13. Frontiers | Persisting Reductions in Cannabis, Opioid, and Stimulant Misuse After Naturalistic Psychedelic Use: An Online Survey (frontiersin.org) ↩︎
  14. Emotions and brain function are altered up to one month after a single high dose of psilocybin | Scientific Reports (nature.com) ↩︎
  15. Functional and Structural Alteration of Default Mode, Executive Control, and Salience Networks in Alcohol Use Disorder – PMC (nih.gov) ↩︎
  16. Increased global integration in the brain after psilocybin therapy for depression | Nature Medicine ↩︎
  17. 醫生,我頭痛的想撞牆啊! 談「叢發性頭痛」 (kmuh.org.tw) ↩︎
  18. Can Psilocybin Treat Cluster Headache? | American Migraine Foundation ↩︎

參考資料

PanSci_96
1221 篇文章 ・ 2249 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。