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注入新血:返老還童的關鍵?

Y. H. Sun
・2014/05/10 ・2451字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 584 ・九年級

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本文由民視《科學再發現》贊助,泛科學獨立製作

blood-transfusion

一連三篇發表於5/4的科學研究指出,替年長老鼠注入年輕老鼠的血液,可反轉許多伴隨著老化而來的心智和身體上的退化。這對我們理解老化的過程有著深刻意涵。

這三篇延伸自更早期的研究的新研究,同時發表在《Nature Medicine》和《Science》期刊上,證實了記憶、肌力(muscle strength)、耐力、以及嗅覺的返老還童現象。整體看來,這些研究認為,在年輕的血液中可能含有某些因子,能在老年動物體中製造出全面性的再生現象。除了反轉正常老化造成的損壞外,研究指出,年輕的血液甚至可能幫助恢復與老化狀態有關的認知功能衰弱,還有心臟肥大和阿茲海默症。

「老鼠周邊系統和腦部重回青春狀態的變化相當令人震驚。」哈佛神經學教授和麻省總醫院(Massachusetts General Hospital)基因與老化研究單位(Aging Research Unit)的主任Rudolph Tanzi說:「我徹底被他們的研究結果震驚了。」Tanzi並未參與這三項研究。

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發表在《Nature Medicine》上,由加州大學舊金山分校(University of California, San Francisco)的Saul Villeda、史丹佛大學的Tony Wyss-Coray,及他們的同事執行的研究,是建立在早期的研究發現——先前發現了年輕血液能夠刺激腦部幹細胞和新生神經細胞的成長,而若給年輕老鼠老化的血液則會反過頭來損害他們的認知能力。

如同這篇登上《Nature Medicine》的研究所描述,Villeda和他的同事利用手術將年長老鼠及年輕老鼠的腹腔縫合在一起,實際地連接了他們的循環系統。過了一段時間後,比起與其他年長老鼠聯繫在一起的控制組,與年輕老鼠聯繫在一起的年長老鼠在腦部迅速地生長出更多新的神經連結。年長的老鼠不僅被年輕的血液賦予活力,也藉此製造出了與神經可塑性(neuroplasticity)有關的蛋白質——這是在回應新經驗時,大腦自行重整的能力。研究中,年輕的老鼠是三個月大,年長的老鼠是十八個月大。

科學家也直接對年長老鼠注射單一年輕老鼠的血清——一種作為血液基底的黃色液體,其中懸浮著蛋白質和其他物質。在三周內,年長老鼠接受了八劑來自單一年輕老鼠的血清。在那之後,這些老鼠在水迷宮中記憶如何尋找隱藏的休息看台的能力,好於控制組。在他們曾經被給予輕微電擊的隔間內,他們也展現了較好的回憶能力。

目前還是不清楚年輕血液中造成這些影響的成分是什麼,但科學家在注射前,若先加熱血清,這些益處都不會出現——這提供了一條線索。眾所皆知,蛋白質的活性會因熱而消失,這個結果顯示此相關的循環因子可能為蛋白質。

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「當我第一次聽到Tony Wyss-Coray的這項研究時,我就想,這實在是太驚人了,」Tanzi說,「我甚至還想,這也好到太不真實了。」而現在,另外兩篇研究在Science上發表了相似的結果,而這三篇研究都來自名聲良好的實驗室,「現在,你必須相信這確實是真的了。」他說道。

刊登在《Science》兩篇研究中的其中一篇,來自哈佛的團隊發現,不論是連結年長老鼠和年輕老鼠的循環系統,或給年長老鼠注射從年輕血液中提煉出來的信號蛋白質(signaling protein),都可以使年長肌肉變得強壯且年輕。根據Amy Wagers——哈佛幹細胞及再生生物學的教授及這份研究的主要作者之一——他們用多種方法進行測量,看見改善。年老肌肉幹細胞的DNA獲得修復;肌肉纖維和細胞結構中的粒線體(mitochondria)轉變為更健康、更年輕的型態;握力改善;還有,比起未接受治療的老鼠,他們可以在滾輪上跑得更久。

在這項研究中使用的蛋白質,GDF11,已知可以降低老化造成的心臟肥大,這是心臟衰竭的特徵。但Wager表示,在這項新研究中,GDF11 在其他組織上起了類似的逆轉老化效用,尤其是骨骼肌和大腦。

「這表示,這種蛋白質在不同組織上真的有一致的表現,」她說,且或許可開發相關藥物,去針對多種老化相關的功能障礙——如肌肉無力(muscle weakness)、神經退化(neurodegeneration)和心臟疾病——中的「單一共同途徑」進行治療。

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在第二篇Science的研究中,另一組來自哈佛大學,由研究人員Lida Katsimpardi所帶領的團隊,同樣經由手術連結循環系統或注射,在年長老鼠中植入來自年輕老鼠的GDF11。他們觀察位於腦室下區(subventricular zone)這個與氣味感受有關的老鼠腦區裡的細胞。年輕血液改善了該區域的循環,也刺激了新神經的形成。當這些細胞遷移到嗅球(olfactory bulb)且成熟後,年長老鼠的嗅覺改善了,反轉了通常由老化造成的嗅覺退化。

而這項研究最令人興奮的是,Katsimpardi表示,是經過強化的血流不僅僅在嗅覺區域出現,而是整個大腦。這或許可以解釋刊登在Nature Medicine的研究中提到的,關於記憶和學習能力的改善。而這三篇研究合併在一起,「把整個故事說清楚了,」Katsimpardi說。

哈佛的研究者計畫繼續研究GDF11,要了解GDF11究竟是一個造成重回青春的單獨因子,還是只是其中一種。「我的猜測是還有更多的蛋白質可以解釋老化現象,」Wagers說。

Bradley Wise,國家研究院中老化神經生物學分支的主席及團隊經費的執行者,表示現在就建議把年輕人血液注入年長者是操之過急了。他說,任何從這項研究中延伸出的療法,較有可能是來自將個別的血液因子,不管是透過直接給予或透過藥物來模擬效果。「而主要的問題是:究竟是那些因子?」他說道。

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Tanzi表示,這三篇研究很好地連結了近期關於炎症(inflammation)在各種情境下的重要性的研究,包含了阿茲海默症、心臟疾病、糖尿病、中風,以及癌症等情形。

「年輕血液在某種程度上,是抑制了身體與腦部的炎症,而這些炎症是老化導致功能退化的主要問題之一,」他說。總而言之,Tanzi補充說道,這些新發現「毋庸置疑,改變了整個局勢(a game changer for sure)。」

原文:National Geographic Daily News: Swapping Young Blood for Old Reverses Aging [May 4th, 2014]

相關報導:The New York Times: Young Blood May Hold Key to Reversing Aging [May 4th, 2014]

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延伸科學再發現@科技大觀園

更多內容也可以上科技大觀園搜尋「細菌」,或每週六上午8點收看民視53台科學再發現

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Y. H. Sun
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不專業翻譯,閱讀涉獵廣泛,主要領域在心理學、認知神經科學,以及相關的生物醫學。

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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老花眼怎麼辦?替換老花眼鏡好麻煩,該作雷射手術嗎?
careonline_96
・2024/06/26 ・516字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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老花眼就是眼睛調節能力隨著年紀而下降。

以前年輕的時候,眼睛像是一台很好的相機,可以看得很遠、看得很近。

所謂的老花就是調節力變差,使我們需戴另一副老花眼鏡,除了近視眼鏡外,還要再加上一副老花眼鏡,來幫助我們看近物。

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各種血球都缺乏,罕見的血液疾病——「再生不良性貧血」治療與保健提醒
careonline_96
・2023/12/19 ・2271字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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「那是個 20 多歲的大學生,來到急診的時候已經有嚴重的細菌感染。」成大醫院內科部血液科李欣學醫師表示,「抽血檢查發現患者的白血球、紅血球、血小板數量都嚴重偏低,後續確定診斷為嚴重再生不良性貧血。」

經過詢問,患者在就醫前已經一段時間容易頭暈,也沒特別在意,只有自行吃了一些號稱可以補血的東西,直到發生嚴重感染才就醫,狀況相當危急。李欣學醫師說,貧血的原因很多,在發現血球數量低下時,一定要至血液科就診,找出病因,並接受正確的治療。

再生不良性貧血(aplastic anemia)和一般貧血不同。再生不良性貧血是因為骨髓失去造血功能,導致紅血球、白血球、血小板數量都明顯偏低。李欣學醫師說,做骨髓檢查便會發現骨髓都空空的,原本應該存在的造血細胞已不見蹤影。

我們的血球具有不同的功能,當血球數量太少時,便會造成各種問題。缺少紅血球,患者可能出現頭暈、臉色蒼白、呼吸急促、容易疲倦等症狀;缺少白血球,患者便容易遭到感染;缺少血小板,患者的皮膚常會出現瘀青、出血點,也會有流血不止的狀況。各種血球的數量越少,相關症狀會越嚴重,甚至危及性命!

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再生不良性貧血是一種罕見的血液疾病,有兩個好發的年齡層,分別是 10 至 25 歲的族群,或是 50、60 歲以上的中老年人。李欣學醫師說,再生不良性貧血可能與病毒感染、基因遺傳、免疫失調、輻射曝露、有毒化學物質有關,但是絕大多數的病患都很難找到明確的因果關係。

在台灣每年大概會出現一百多個再生不良性貧血案例,民眾對此也較不熟悉,所以容易延誤就醫。李欣學醫師說,患者來到醫院時可能已經有嚴重感染,狀況比較危急。

臨床上有許多狀況都會導致血球數量低下,民眾如果在抽血時發現血球數量異常,建議找專業的血液科醫師仔細檢查評估,以找出血球低下的原因。李欣學醫師說,「千萬不要自行服用號稱可以補血的食品或藥物,以免延誤病情!」

嚴重再生不良性貧血必須積極治療

李欣學醫師說,再生不良性貧血在診斷時,醫師會根據患者血球低下的程度還有骨髓裡面的細胞量,來區分嚴重程度並決定其治療,根據國際上的共識,針對無症狀的輕度再生不良性貧血患者,有些僅需持續追蹤觀察,或進行輸血等支持性治療。

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但嚴重再生不良性貧血的患者,因為他們的白血球數量若低於 500/ul(正常值 4000 至 10000/ul),發生感染的機會相當高,血小板數量若低於 2 萬/ul(正常值 15 萬至 45 萬/ul),也會增加出血的風險,嚴重的更有可能危及性命,因此,一定要盡速積極介入治療。

在治療嚴重或非常嚴重再生不良性貧血時會考慮幾個部分。李欣學醫師說,首先要評估患者是否適合做造血幹細胞移植,假使患者較年輕且在兄弟姐妹中有適合的捐贈者,應該要儘快去做造血幹細胞移植。一般認為,造血幹細胞移植對 40 歲以下的患者來說是首選。

假使是年紀較大的患者,或是尚未找到合適的捐贈者時,則應考慮使用免疫抑制療法,利用抗胸腺細胞免疫球蛋白搭配免疫抑制劑來抑制不正常的免疫反應,可以幫助正常的造血幹細胞長回來,血球數量便能夠逐漸恢復。近年來在再生不良性貧血的一個重要進展,則是發現促血小板生成藥物,不論是單獨使用或搭配免疫抑制療法,都可以有助造血幹細胞和血球數量的恢復,對患者很有幫助。

再生不良性貧血患者在接受治療後,可能還需要經過一段時間血球數量才能逐漸回升,所以在日常生活中仍需要小心照護。李欣學醫師說,白血球低下時容易受到感染,請戴口罩、多洗手、避免出入公共場合、避免生食等。

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血小板低下時容易流血不止,請避免劇烈運動、使用軟毛牙刷避免牙齦出血、飲食方面要攝取充足纖維避免便秘。請務必依照指示服藥並按時血液科門診追蹤!

筆記重點記起來

  1. 再生不良性貧血是因為骨髓被自己的免疫系統攻擊而失去造血功能,導致紅血球、白血球、血小板數量都明顯偏低。
  2. 再生不良性貧血患者容易出現流血不止、嚴重感染的狀況,危及性命。
  3. 嚴重或非常嚴重再生不良性貧血患者需要積極接受治療,治療方式包括支持性療法、造血幹細胞移植、免疫抑制療法、促進血小板生成藥物等,可以有效恢復血球數目。
  4. 再生不良性貧血患者在接受治療後,需要經過一段時間血球數量才能逐漸回升,請務必按時回診,小心照護。
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