月亮臉、水牛肩，原來是皮質醇濃度過高！——庫欣氏病症狀與治療

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

沒多少人比阿威更懂得如何吃的健康又營養了。

阿威是一名營養師，平常就在醫院裡為病患衛教，如何根據自己的身體狀況調整飲食。自己更是三餐注重營養均衡，而且保持固定運動的習慣，使得二十多歲的他顯得體格精實、容光煥發！但是這幾個月來，阿威照鏡子時卻發現臉部越來越腫脹，腹部脂肪也多了起來，游泳圈都快要形成了！這對年輕的阿威來說很不能接受，認為是自己的飲食和運動還不夠努力，於是更注意減少熱量及油脂的攝取，而且從每周運動三次增加為五次。

在如此努力之下，腹部脂肪略有改善，體重也回復到原有的水平，但就是那張臉的浮腫始終無法消退，在醫院裡也常常被同事虧說最近是不是變胖了？為什麼再怎麼拼命就是瘦不回來呢？專業的阿威抓破頭也想不明白，直到發現自己的一雙大腿上也出現了又黑又粗的條紋，就像是婦女生完小孩產生的妊娠紋一樣；前胸和手臂上也冒出了大量的痘痘，這才驚覺自己是不是生病了……。

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肥胖、無月經、多毛……這和腎上腺有什麼關係？

20 世紀初，一些醫師發現某些女性有著獨特的症狀表現，包括肥胖、無月經，以及多毛症，而這些症狀被發現與腹腔裡腎上腺的腫瘤有關。很多病患在切除腎上腺腫瘤之後，症狀就有明顯的改善。但有些病患在切除了單側腎上腺之後，在切下來的腎上腺裡卻找不到腫瘤，而病患的症狀也沒有改善。這類病患往往死的很早，死後解剖發現另一側沒有被切除的腎上腺竟然比正常的大了一倍，就好像是代償被切除那一側的功能似的。

1932 年，美國神經外科醫師庫欣（Harvey Cushing）發現一群病人也有著這樣的表徵：肥胖、無月經（女性）、性慾減退（男性）、多毛症、身體上有條紋或紫斑等等……，但是這些病人的腎上腺並沒有腫瘤，反而是位於頭部深處的腦下垂體發現了腫瘤。

庫欣氏症

為什麼同樣的病症，有些是由腎上腺產生的腫瘤引發，有些是由腦下垂體的腫瘤所引發呢？從切除一側的腎上腺後，另一側會變的肥大來推論，很可能是腦下垂體分泌了某種物質會刺激腎上腺的增長與分泌。

這個物質過沒多久就被發現了，1933 年，化學家科利普（James Bertram Collip）從腦下垂體分離出「促腎上腺皮質激素」（Adrenocorticotropic hormone, ACTH），作用是刺激腎上腺分泌「糖皮質激素」（Glucocorticoid）。

從此，這個疾病的起因被歸納為兩類，一種是「原發性」，也就是腎上腺本身分泌過多糖皮質激素：另一種是「次發性」，是由於腦下垂體分泌過多的促進激素而使得腎上腺被動的分泌過量。

肥胖、無月經（女性）、性慾減退（男性）、多毛症、身體上有條紋或紫斑等等……，這一籃子症狀被稱為「庫欣氏症候群」（Cushing’s syndrome），而由腦下垂體引起的次發性糖皮質激素分泌過多的疾病則被命名為「庫欣氏症」（Cushing’s disease）。

糖皮質激素，你到底是何方神聖？

同樣是在 1930 年代，美國化學家肯德爾（Edward Calvin Kendall）從腎上腺當中分離出六種物質，並且將它們命名為物質 A~F。到了 1948 年，物質 E 已經被命名為「可體松」（Cortisol），並且被利用來注射於風濕性關節炎（Rheumatoid arthritis）的患部當中。原本關節腫痛得無法行動的病患，在治療數天過後都獲得了改善，變得能夠自由行走。肯德爾引此和另外兩位科學家獲得了 1950 年的諾貝爾生理及醫學獎。

「可體松」（Cortisol）就是最重要的一種「糖皮質激素」（Glucocorticoid）。它的作用是在身體裡引發一連串的「打或跑反應」，是身體面對壓力的重要應對方式。

葡萄糖！葡萄糖！葡萄糖！

可體松（Cortisol）使得身體釋放大量的葡萄糖（Glucose）進入血液當中，方便大腦及肌肉可以隨時使用它們。於是肝臟分解脂肪組織並大量製造葡萄糖，而負責降低血中葡萄糖濃度的「胰島素」（Insulin）的功能則被抑制了。

可體松也幫助血管收縮和血壓上升，讓人準備好大幹一場。

罹患庫欣氏症的病患，由於上游腦下垂體不斷的刺激，即使生活沒什麼壓力，體內的可體松卻總是居高不下，這對身體帶來了一系列糟糕的變化。

首先是血中葡萄糖居高不下，但胰島素的作用失常，使得細胞沒辦法有效的利用葡萄糖，長久以來陷入惡性循環，造成糖尿病；同時細胞們不斷向大腦發送飢餓的訊號，讓人越吃越多，造成肥胖。可體松也會使身體的脂肪重新分佈，變得更容易堆積腹部脂肪，造成中心型肥胖。

它同樣會抑制身體的免疫反應，這樣的抗發炎效果讓它在對抗發炎性疾病像是風濕性關節炎上大受歡迎，但長久下來會使個體更容易受病菌所侵襲。此外，可體松也會抑制性慾、造成勃起障礙、抑制排卵造成不孕，畢竟在生死存亡之秋，可不能浪費精力在繁衍後代嘛！

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內分泌科醫師立刻就安排阿威住院檢查了，血中「可體松」（Cortisol）濃度果然高到不像話，下一步檢測出「促腎上腺皮質激素」（ACTH）的濃度也很高，暗示源頭很可能來自於上游的腦下垂體。

腹部的電腦斷層顯示出兩側的腎上腺都均等的肥大，但沒有腫瘤，看樣子庫欣氏症是八九不離十了。但是在腦部的核磁共振當中，腦下垂體的腫瘤並不是那麼的明顯，只在腦下垂體右葉隱隱約約看見一個 0.5 公分大小的小瘤。

於是放射科醫師為他施行了「下岩樣竇採樣」（Inferior petrosal sinus sampling）。由於腦下垂體的左右葉會分別將生產的激素分泌到兩側的下岩樣竇（靜脈系統的一部份），於是醫師從股靜脈穿刺進入靜脈系統並伸入導線，經過一陣峰迴路轉後，終於到達位於腦部深處的下岩樣竇，並在左側和右側分別採樣。檢查數值顯示右側下岩樣竇的促腎上腺皮質激素（ACTH）果然比左側的高，腦下垂體右側的小腫瘤是病因的可能性大增。

最後神經外科醫師接手，為阿威施行「經蝶竇腺體切除術」（Transsphenoidal hypophysectomy），從鼻腔伸入手術器械並穿過顱底的頭骨進入顱內，並切除大腦底部的右側腦下垂體。

術後追縱阿威體內的可體松濃度逐漸回到正常，經過數個月後，像是麵包超人般的大餅臉也漸漸消退，終於不用再每天嚴格限制飲食、激烈運動，卻還要被人問「你是不是變胖了？」

參考資料：

1. V C Medvei. “The History of Cushing’s Disease: A Controversial Tale.” Journal of the Royal Society of Medicine 84 (1991): n. pag. Web.
2. Dina Aronson, MS, RD. “Cortisol – Its Role in Stress, Inflammation, and Indications for Diet Therapy.” Today’s Dietitian, Nov. 2009. Web.
3. Mary Bellis. “History of Cortisone – Edward Calvin Kendall.” Inventors. About.com, n.d. Web.
4. Michael Randall. “The Physiology of Stress: Cortisol and the Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis.” DUJS Online. N.p., 03 Feb. 2011. Web.

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