0

0
0

文字

分享

0
0
0

沒好好睡覺,肚子裡的細菌會讓你變胖唷!

陳俊堯
・2014/10/19 ・3222字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 457 ・五年級
相關標籤:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

.
照片來源: Wikimedia.  By islandjoe from Helsinki, Finland

空服員、醫護、學生共同的辛酸

空姐空少是個很辛苦的工作。我們平常久久搭一次飛機,飛行時的晃來晃去和下飛機後的時差真的讓人很難受了,而他們卻是每天都要面對這個的問題。醫護人員的排班很辛苦,每隔一陣子就要讓自己調整成晝伏夜出的夜班生活,再隔一陣子又得調回來,吞進肚子裡的辛酸不知道有多少。還沒進入職場的學生也有類似的困擾。明天前要交出報告,晚上社團不能不去,後天要考兩科還沒開始準備,只好爆肝趕工等看日出,三天只睡六小時,完成任務後再大睡整個週末補回來。

如果你也是過著這樣的生活,這篇文章就跟你的健康有關了。今天要介紹的這篇研究告訴我們,如果你讓老鼠過這種作息不正常的生活,牠們會無法控制地變成肥老鼠的。那如果是我們自己的作息不正常呢?

你每天的生活有起伏,細菌的每一天也是

這是一篇出自 Cell 期刊的重量級研究,描述一個很有趣的現象。研究人員想研究腸道裡細菌組成的變動狀態。因為糞便剛從腸子裡出來,正好可以當做是從腸子裡現採的新鮮樣本。他們追踪兩天實驗小鼠糞便裡細菌組成的變化,結果發現腸子裡細菌組成不是固定的,各種細菌的相對數量在一天內居然會有週期性的變化,有的細菌白天的相對數量變多,到了晚上變少;另外一些種類的細菌則有相反的日夜變化。

研究人員想知道這變動的意義,於是動手把在糞便樣本裡的 DNA 解讀出來,希望能推測出什麼特性的細菌會在什麼時候佔優勢。他們發現在老鼠清醒的黑暗期,腸道裡會找到比較多跟細菌能量代謝、DNA 修復和細胞生長有關的基因,代表努力生長的細菌在這個時期可能比較佔優勢。而到了老鼠該躲起來睡覺了的光照期,變成是解毒、移動能力以及偵測環境變動的基因比較多,代表應變能力強的細菌在這個時間可能比較佔優勢。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

人在白天夜晚的生理狀況不一樣,這是受了身體裡生理時鐘的調整,讓我們可以應付白天和夜晚不同的生理需求。肚子裡的細菌出現跟我們一樣的起伏,難道它們已經跟動物變成生命共同體,一起受到動物生理時鐘的調控了嗎?為了證明這一點,研究人員找來了一種生理時鐘損毀的 Per1/2 (-/-) 老鼠。這種老鼠少了控制生理時鐘的 Per1/2 基因,於是身體裡少了每天的生理時鐘調控,沒有固定的晝夜生理變化。果然,在這種老鼠的腸子裡的細菌住民,沒有出現24小時的週期性變動。這結果顯示老鼠腸子裡細菌的週期性變化,的確受到宿主生理時鐘的影響。

動物的生理時鐘,怎麼影響到肚子裡的細菌?

人在白天吃東西,老鼠是晚上吃東西的,日夜週期控制的眾多生理機制就包括讓你在清醒活動的時候想進食。所以老鼠腸子裡細菌出現的週期性變化,會不會是因為進食而造成的?研究人員這次拿老鼠做了兩組實驗,一組只在白天給食物,一組是在晚上,然後看看腸子裡的週期變化到底是跟著白天晚上的規律走,還是跟著進食週期來變動。結果他們發現影響細菌週期的主要因素是進食。宿主吃了東西,就會對腸子裡的細菌造成影響而改變細菌的組成。

如果生理時鐘控制進食再影響菌相,那在生理時鐘大亂的老鼠,如果能維持正常規律的進食,菌相週期應該可以恢復。於是他們再找來生理時鐘損毀的 Per1/2 (-/-) 老鼠,然後控制給食物的時間去維持進食節奏。實驗結果發現這樣一來,固定的進食節奏讓腸道裡細菌週期恢復了。下一個實驗裡他們養了一批 Per1/2 (-/-) 老鼠,不控制進食時間,讓腸道出現沒有週期規律的細菌。接著把這些細菌送進正常老鼠的腸子裡接受生理時鐘的控制,一陣子之後細菌的規律性又逐漸浮現。從這些結果裡我們可以看出來,進食這個行為控制了在腸道看到的細菌週期性變動。而生理時鐘藉由維持進食的規律性,來影響細菌的週期性變動。

我們的時差會害腸子裡的細菌也有時差

前面談到的空姐、醫護人員和學生都有睡眠時間不正常的狀況。這種生理不正常會不會影響到細菌的變化?這一點聽起來是影響細菌又不是影響到我們自己,應該沒什麼值得關心的吧?不過,近年來很多研究都清楚指向腸子裡細菌的組成跟人的健康狀況有非常密切的關係,任何影響到腸道細菌的因素都有機會影響人的健康,應該做個研究來看看這一點是不是我們需要擔心的。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

於是研究人員又找了老鼠來為人類福祉犠牲。這些老鼠要經歷一連串調整時差的考驗,再和正常作息的老鼠來比較。當然,實際上造成時差的做法不會是讓這些老鼠搭飛機到有時差的地方待三天再飛回來。這些老鼠在實驗室裡,每天原本有12小時光照12小時黑暗。先讓老鼠習慣現在的亮暗週期,三天後就把開燈時間往後延8小時,習慣新週期三天後再調回來,然後一直重複這個循環。經過四週的時差處理後,他們發現這些時差老鼠的腸子裡原本該有的細菌變動週期整個變亂了。研究人員發現有一些細菌在這些時差老鼠的腸子裡變得比較多,而這些細菌剛好是以往在肥胖症老鼠腸道裡會增加的優勢細菌。更讓人擔心的是,在過去的研究中,如果把這些細菌轉到健康老鼠的腸子裡,是會讓健康老鼠開始變胖的。於是調時差這個過程,會使這些讓老鼠變胖的細菌的相對數量增加。

老鼠會因為作息不正常而變胖嗎?

作息不正常的人很多,包括我自己,所以我也很想知道答案,但是在真的找一群人來做人體研究之前,我們只能自己猜想答案會是什麼。既然拿人做實驗比較困難,那至少可以先在實驗室用老鼠來進行測試。這樣我就可以知道,如果我是一隻老鼠,或者說如果我跟老鼠的生理狀況很像,在這種不正常的作息之下,我是不是應該要開始擔心我的腰圍了呢?

研究人員把老鼠分別放在正常日夜週期和放在時差處理下,再給老鼠高脂肪食物吃,看看老鼠多久之後會發胖。結果他們發現,時差老鼠體重增加得比較快,九週後體重已經比正常老鼠多了14%,而且時差老鼠身體裡的脂肪也比較多。他們也發現在讓老鼠吞下高量葡萄糖水後,時差老鼠血糖濃度居高不下,顯然控制血糖的能力比較差,因此比較有可能在未來出現肥胖症狀。如果同時給時差老鼠吃抗生素除去腸道裡大部份的細菌,這些對健康的負面影響就消失了,顯示這些影響是來自腸道裡細菌組成的改變。他們還分別把正常老鼠和時差老鼠的腸道細菌放到另一組正常老鼠的腸子裡,結果發現接收時差老鼠腸道細菌的老鼠也開始發胖。這些結果是給老鼠吃高脂肪食物後得到的,但是就算換成拿正常食物餵老鼠,在四個月後測量時,時差老鼠還是會比正常週期老鼠更重。這些研究結果清楚指出,時差會改變腸道菌相,而這些時差老鼠的腸道菌會影響動物宿主,讓宿主比較容易出現肥胖相關的症狀。

老鼠的遭遇,會不會發生在我身上?

動物身上做的實驗,只證明了在動物身上會發生的事。這些在老鼠身上發生的有趣現象,也能在人身上被看到嗎?於是最後一步,這個研究要回到人的身上了。他們追踪了兩個志願者的腸道菌相,的確看到在24小時內有週期變化,基因變化的趨勢也和老鼠相似,只是因為人是日行性動物,所以觀察到的週期跟老鼠剛好相反。這兩位志願者後來都去了一趟以色列,於是就有了個觀察時差影響的機會。研究人員收集這兩位志願者在出發前、時差調整中、以及時差兩週後(調整完)的糞便,把裡面的腸道細菌轉給老鼠。結果發現志願者的調完時差菌相對老鼠的影響跟出發前菌相差不多,但是調時差期間菌相可以讓老鼠變得更重、會降低控制血糖能力,以及增加身體脂肪含量。這個結果和在時差老鼠上看到的結果一樣。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

結語

這篇研究指出睡眠或日常作息的改變會影響腸道裡的細菌,打亂原本有的週期性變化。而在這變化期間中出現的細菌,可能會讓宿主出現肥胖疾病。過去的研究已經知道作息不正常會影響人的健康,但是這一篇研究讓研究人員注意到,原來細菌也參與在這個複雜的機制裡。雖然我們不能在這個研究裡找到一個讓自已不發胖或避免被時差影響的方法,不過如果你最近常熬夜,或許這篇文字可以讓你多一個理由說服自己,考慮一下不要帶炸雞排一起熬夜。

Circadian microbiota graphical abstract

研究原文

Thaiss et al. 2014. Transkingdom control of microbiota diurnal oscillations promotes metabolic homeostasis. Cell, in press. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2014.09.048

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
陳俊堯
109 篇文章 ・ 22 位粉絲
慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
亞洲人風險較高的黃斑部病變!PCV治療與保養5大關鍵一次看
careonline_96
・2026/03/05 ・1968字 ・閱讀時間約 4 分鐘
相關標籤:

性早熟恐影響成人身高,觀察、預防與治療解析,兒童內分泌科醫師圖文懶人包

老年性黃斑部病變會嚴重危害視力,甚至導致失明。本次特別邀請台灣大學醫學院附設醫院眼科主治醫師賴佐庭醫師回答老年性黃斑部病變的關鍵五大問題。

第一問:請問什麼是多足型脈絡膜血管病變(Polypoidal choroidal vasculopathyPCV)?

醫師解答:

賴佐庭醫師指出,老年性黃斑部病變(Age-related Macular Degeneration,AMD)可分成乾性與濕性。在濕性老年性黃斑部病變AMD中,「多足型脈絡膜血管病變(PCV)」在亞洲人中較常見,大約佔了二成至六成,在台灣約五成濕性老年性黃斑部病變屬於多足型脈絡膜血管病變。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
多足型脈絡膜血管病變視力喪失

多足型脈絡膜血管病變(PCV)的致病原因與脈絡膜血管的異常、老化、代謝產物沉積有關。賴佐庭醫師說,其惡性度、治療難度較高的原因在於患者的脈絡膜血管除了異常增生外,常合併有息肉狀病變(血管瘤)形成,當血管瘤破裂、出血,可能造成突發性視力喪失。如果病灶位於黃斑部中心區域,對視力的影響會更大。

多足型脈絡膜血管病變(PCV)的危險因子包括抽菸、年齡、高血壓、肥胖、慢性發炎等。

第二問:多足型脈絡膜血管病變(PCV)對患者有何衝擊?

醫師解答:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

黃斑部則是視網膜中最敏感的感光區域,當黃斑部發生病變,會對視力造成嚴重影響,甚至導致失明。

「最近有位57歲男性,抽菸多年。某天在工作時突然發現一眼的正中間黑掉,看不清楚,而緊急就醫。」賴佐庭醫師表示,「透過血管攝影與光學斷層掃描,發現是多足型脈絡膜血管病變(PCV)破裂出血,於是便安排眼內注射藥物治療,幫助穩定病情、改善視力。」

第三問:多足型脈絡膜血管病變(PCV)該如何治療?

醫師解答:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

針對多足型脈絡膜血管病變(PCV),目前的主流治療為標靶藥物注射治療,藥物以抗血管新生因子藥物為主,亦有較新的雙標靶藥物,各種藥物均以眼內注射的方式給予。賴佐庭醫師說,眼內注射藥物可以抑制不正常的血管新生,幫助消除黃斑部水腫,控制疾病進展。

多足型脈絡膜血管病變健保給付

眼內注射藥物已納入健保給付,須經事前審查核准後使用。病眼之最佳矯正視力要介於0.05至0.5之間,且要完成眼底光學斷層掃瞄及血管攝影等檢查,確定有疾病活性者(如視網膜內積液、視網膜下積液、視網膜色素上皮層下積液、黃斑部出血,或黃斑新生血管等病灶)。如果已產生中央窩下結痂者不得申請使用。每眼給付最多14支(需分次申請),須於第一次申請核准後5年內使用完畢。

只要符合條件,醫師便會協助向健保申請使用。賴佐庭醫師說,由於多足型脈絡膜血管病變(PCV)是慢性且可能反覆復發的疾病,許多病人需要長期治療。因此不少病人會在健保額度用完後,需改以自費治療。

除了眼內注射藥物治療,患者平常也要禁菸、控制血壓、減少心血管風險因子,幫助維持病情穩定。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

第四問:黃斑部病變患者該如何保養?保健食品可以控制黃斑部病變?

醫師解答:

依照國際大型研究AREDS2配方的營養補充品(葉黃素、玉米黃素、鋅、維生素等),可降低部分病人從早期進展到晚期老年性黃斑部病變AMD的風險。賴佐庭醫師提醒,這些營養補充品並非藥物,不能治療黃斑部病變。

多足型脈絡膜血管病變(PCV)一旦有滲漏、出血,就必須盡快接受眼內注射藥物治療,才是有效的治療方式。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

第五問:要如何及早發現黃斑部病變?

醫師解答:

大家可以經常使用阿姆斯勒方格表(Amsler grid)自我檢測。檢測方式是將方格表放在距眼睛約30公分處,先遮住一隻眼睛,用另一隻眼睛注視表格中心的圓點,如果發現方格中的線條有扭曲、變形、缺損、或出現暗影,請務必盡快就醫。

阿姆斯勒方格表自我檢測

多足型脈絡膜血管病變(PCV)是眼底長出一些結構不穩定的新生血管,就像容易滲水、破裂的水管。這些不正常的血管會滲水(造成水腫)、滲血(造成局部出血),若破裂時會造成大出血,這些變化都會對視力造成明顯影響。及早發現、積極治療才能達到較佳的預後!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
破解膜蛋白研究瓶頸 趙玲打造更真實細胞世界
顯微觀點_96
・2026/03/04 ・3376字 ・閱讀時間約 7 分鐘
相關標籤:

本文轉載自顯微觀點

細胞膜是區隔細胞與其外在環境的屏障,表面佈有許多特殊蛋白,透過不同的位置、結構和物理化學性質,讓細胞膜具有「辨別敵我」選擇讓特定物質進入細胞的功能,因此成為現今藥物設計最重要的靶點之一。

然而,這類蛋白一旦脫離細胞膜就容易變性,像被拉上岸的水母,瞬間失去原有形狀甚至硬化,導致後續的檢驗和研究遭遇瓶頸。

任教於台大化工系的教授趙玲,便以膜蛋白為研究主題,發展新方法來分離膜蛋白,建造各式細胞膜晶片以完成後續的功能研究。她更以傑出的研究於2018年獲得台灣傑出女科學家獎的新秀獎

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

善用化工所學 創造細胞膜安心「躺平」環境

許多人對化工系的印象常與石化工業、傳統工廠或是有毒化學物質畫上等號,但在趙玲的研究室裡,卻充斥著培養皿、生物晶片和各種光學儀器。

「化工其實滿廣泛的,就是化學加上工程」,趙玲老師解釋,只是早期產業以石油工業為主讓大眾誤以為化工系的出路就是如此,但化工是以工程的方式將化學產品實用化,因此舉凡生活用品、製藥甚至現在提倡的永續、減碳,也都是化工觸及的研究領域。

趙玲實驗室的研究核心包括建造細胞膜平台來分離膜蛋白、利用生物晶片了解與細胞膜相關的疾病機制,以及利用細胞膜和特殊生物現象來做來做生物檢測應用或工程、材料上的應用。

對於自己以膜蛋白作為研究重心,趙玲表示起心動念希望協助科學家解決過去始終難以突破的問題。以細胞膜上主要受體之一的GPCR(G protein-coupled receptor)為例,這類受器非常重要,是許多藥物的主要靶點。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但過去研究GPCR的方式通常是在「非自然狀態」下取得。由於膜蛋白必須先用界面活性劑溶解、脫離細胞膜,直接或帶著界面活性劑一起結晶,最後研究者會嘗試把蛋白重新插入脂質體(liposome)或 奈米圓盤(nanodisc,一種保留膜蛋白結構與功能的技術),再以X光或冷凍電子顯微鏡分析。但以此傳統方法取得的膜蛋白不僅構型改變,產量也較低。

然而,GPCR 的運作非常依賴其「真實構型」與上下游分子的互動。因此,即使研究者成功取得某一個「靜態狀態」的結構,也仍無法確定那是否符合它在真正細胞環境中的運作形式,更難以推測與藥物結合後,蛋白質到底發生了什麼改變。

趙玲所開發的平台正是為了解決這個瓶頸。趙玲團隊採取的方法是在抽取膜蛋白時,以脂質微胞的方式將蛋白和細胞膜一起取出。將類似膜泡的脂質微胞鋪在平台上,再透過平台下的感測器,觀察膜蛋白再給予刺激物後,鍵結是否發生。由於研究目標的膜蛋白始終待在原本的脂質雙層中,完整保持原本的天然構型,因此與刺激物的交互作用也就更接近在原本環境中的樣貌。

而平台本身支援多種偵測方式。除了最常用的螢光分析之外,為了驗證無標記(label-free)感測的可靠度,趙玲團隊也經常把兩種方法同時使用,以便確認訊號的正確性。目前平台也正在擴展到可整合電子顯微鏡等其他技術,只要能讓膜泡穩定地鋪在感測層上,就能進一步觀察更細緻的構造與動態。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但脂質微胞如何「完整」的貼附在平台上並保持天然構型?趙玲笑稱,「這便是化工人的優勢」。

她解釋,細胞膜一旦離開細胞,就容易因為鹽濃度、pH 值或環境不穩定而破裂,因此必須精準調整這些條件,使膜能保持完整。而到了平台上,也要創造「膜喜歡」的環境,才能讓膜穩定地依附上去。

因此不論是鹽濃度、pH值、靜電力、凡得瓦力(van der Waals force)等物理化學相關的參數,都必須被考量控制。「我們理解這些力如何作用,也了解熱力學和動力學,因此可以微調整個系統」,因為這樣的學習背景,趙玲認為者也是化工人才切入生醫領域的優勢。

膜蛋白平台示意圖
細胞平台新方法示意圖。圖:趙玲提供

研究沒有冤枉路 十年磨一劍確定方法學

跨足生醫領域對趙玲來說,是偶然也是必然。雖然不是從大學就決定專注膜蛋白或細胞膜領域,但趙玲一直對生物充滿興趣,認為生物體經過漫長演化所呈現的複雜與精巧令人驚嘆,尤其當中其實藏著大量物理與化學原理。不過大學時期的學習以化工基礎學科為主,真正開始接觸相關研究主題,是進入研究所之後的事了。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

當時她和許多老師討論各自的研究主題,只要覺得有興趣、能用化工的工具與思維去理解與延伸,加上原本對生命系統著迷,因此更傾向跟隨研究生物、醫藥相關題目的老師進行研究。

而博士班在美國麻省理工學院(MIT)的學習也深刻影響著趙玲。她回憶,當時麻省理工學院化工系要求學生必修生物。因為系方認為不論要要什麼解決問題,研究主題最後都回歸到「與人(生命系統)有關」,因此希望所有學生都必須修習過基礎生物,若過去沒有基礎便必須在入學後補修。

這樣的制度更讓她確信,化工並不是被侷限在化學製程或石化工業,而是能支援所有「與化學相關、且需要工程化」的領域,包括生物與醫學。

至於後來跨到細胞膜的研究,則是因為當時博士班指導教授的研究方向從表面化學逐漸延伸到生物界面。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

她提到,指導教授研究領域在於表面化學不限於細胞膜,主要研究高分子塗佈、自組裝(self-assembly)等主題,後來開始對蛋白質與脂質等「生物高分子」感到興趣,開始購買不同脂質成分、在平坦的基板上自組裝,嘗試打造「人工細胞膜」。

趙玲便也開始了一系列相關研究,直到回台灣也成立了仿生膜現象及及工程實驗室,繼續從事仿細胞膜生物晶片和細胞膜上特殊現象的研究及應用。

而平台方法學的開發,一路走來也將近十年。一開始,她們必須先拿相對成熟、背景資訊充分的系統來做概念驗證,例如使用大家常使用的海拉細胞(HeLa)作為測試標的。因為這些蛋白的特性早已有完整文獻記載,研究團隊才能將自己的平台結果與既有資料比對,證明方法的可靠性。「要跟其他團隊合作,尤其是涉及昂貴或珍貴的蛋白質,合作方一定要先相信你的工具是穩定可靠的」,因此只有在前期驗證充分後,別人才會願意把高成本的蛋白或細胞系交付測試。

從一開始的概念,到平台能夠被不同領域採用、開始和外部團隊合作,趙玲認為,這段歷程不只漫長,也必須面對許多方向上的選擇。例如團隊曾經嘗試以電訊號作為主要偵測方式,結果發現為了拉高訊號強度,必須把鹽濃度降得非常低,卻不利於生物樣本的維持。「我們還是會把不同方向都試過,最後再把力氣集中在真正可行的地方」,趙玲表示這條路最後雖被放棄,但並未白走,不僅讓學生得以完成研究所學位,也讓團隊更清楚研究的方向。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

建立方法學後,在應用面也需與許多不同領域的研究者合作。以新藥開發來說,細胞膜平台可作為「眾多候選藥物」的第一層過濾器。透過平台,可以讓新藥開發者觀察作用機制,甚至透過理解分子如何「從細胞膜通關」,反向思考設計符合機制的新藥。

但要建構一個能解析機制的平台,「要模仿到什麼程度才算接近真實?」趙玲認為,這也體現工程師的價值-在複雜的真實世界中抓出最重要的幾個步驟。

也因此跨領域合作對她而言不可或缺,更必須視需要應用的面向,在選擇合適合作的對象。例如生物學家提供細胞與組織層級的資訊;臨床醫師則帶來病患端的觀察。兩者的資料深度不同,可解答的問題也不同。工程師則必須在不同資料之間縫補拼圖,找到系統的「痛點」,才能設計出有效的平台。

隨著方法學的建立,一個更貼近真實細胞世界的細胞膜平台也逐步拓展應用範圍,盼成為未來探索生物機制、開發新藥物的重要推進力量。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
Pa312857
仿細胞膜生物晶片給予刺激物後,可藉由底部感測器偵測訊號。攝影/林任遠
1017595
仿細胞膜生物晶片給予刺激物後,可藉由底部感測器偵測訊號。攝影/楊雅棠

延伸閱讀:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

顯微觀點_96
47 篇文章 ・ 12 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

0
0

文字

分享

0
0
0
當衰老成為一種可被治療的疾病:揭開長壽藥物的科學面紗【挺健康】
PanSci_96
・2026/03/03 ・5024字 ・閱讀時間約 10 分鐘

本文由 AI 協助生成

挺健康|長壽藥物的科學與現實|高齡醫學科 鄭丁靚醫師

我們從小就被教導,生老病死是自然界的鐵律。你有沒有想過,如果有一天,「變老」不再是生命的必然,而是一種可以被「治療」的疾病,那會是什麼樣的世界?想像一下,我們去醫院掛號,不是因為高血壓、糖尿病或關節炎,而是單純因為我們「正在變老」,而醫生能夠開出一張處方箋,讓你的細胞停止老化、甚至逆轉年齡。這聽起來像是科幻電影的情節,但現代醫學界正在做一件極度瘋狂的事:他們不再滿足於逐一擊破伴隨衰老而來的各種慢性病,而是想直接對「衰老」這個終極大魔王下手。那麼,現代醫學究竟打算如何把「衰老」當作一種疾病來醫治呢?

要回答這個問題,我們必須先打破一個迷思:這裡討論的抗老,不是塗塗抹抹的保養品,不是醫美診所的拉皮手術,也不是口服膠原蛋白讓皮膚看起來更緊緻。科學家正在研究的,是深入到「細胞層級」的抗老藥物。這些藥物的運作邏輯非常純粹,它們並不在乎你眼角的魚尾紋,而是試圖從分子層面干預細胞的運作機制,讓你的身體老得更慢、器官退化得更晚。既然科學家的目標不是單一疾病,學術界又是如何定義這些試圖對抗衰老本身的藥物呢?

在學術上,這類藥物有一個相對生硬卻非常精準的名字:Geroprotectors(衰老保護劑)。Geroprotectors 的核心理念在於,高血壓、糖尿病、阿茲海默症等疾病,其實都有一個更底層的共同敵人,那就是衰老本身。與其等疾病發生了才去吃降血壓藥或打胰島素,不如直接減緩衰老過程,從源頭阻斷這些疾病的發生。更重要的是,它的目標不僅僅是延長人類的「絕對壽命」,而是延長「健康餘命」(Healthspan)——讓你活到七、八十歲時,依然能健步如飛地去旅行、能自己上下樓梯、保有清晰的思考能力,而不是渾身插滿管子,雖然活著卻病痛纏身。既然目標如此宏大,這難道只是科學家關在象牙塔裡的科幻大夢嗎?

科學家在現代實驗室使用顯微鏡進行研究
現代抗老藥物研究仰賴精密的實驗室分析(示意圖 / AI 生成)

今天這件事之所以值得我們花時間深入了解,原因只有一個:它早就不只是實驗室裡的理論了,它的發展潛力甚至已經讓全球最會計算風險的金融機構感到緊張。著名的「瑞士再保險公司」(Swiss Re)在近期的評估報告中,史無前例地把「長壽醫學」和「抗老藥物」寫進了他們的精算與風險評估框架裡。保險公司意識到,如果人類的健康壽命大幅延長,整個社會的退休金系統、醫療保險結構都將面臨天翻地覆的改變。在他們的報告中,甚至點名了一系列極具潛力的抗老候選藥物:二甲雙胍、雷帕黴素、NAD+前驅物,以及清除衰老細胞的藥物等。既然連最懂精算的商人都開始備戰,這份備受矚目的抗老候選人名單上,打頭陣的究竟是誰?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

老藥新用的奇蹟:二甲雙胍的省電哲學

名單上的第一位候選人,你可能並不陌生。如果你的家族中有人罹患第二型糖尿病,十之八九都聽過、甚至吃過這顆藥:二甲雙胍(Metformin)。它是一顆歷史悠久、價格低廉、在藥局極為常見的「老藥」。但就是這顆看似平凡無奇的降血糖藥,現在卻搖身一變,站上了全球抗老研究舞台的 C 位。一顆用來控制血糖的藥物,究竟是如何跨界成為抗老明星的呢?

科學家發現,二甲雙胍的抗老秘密藏在細胞的發電廠——粒線體之中。在分子層面上,Metformin 進入細胞後,會對粒線體的發電效率「稍微踩一下煞車」。這個輕微的抑制作用,會導致細胞內的能量貨幣(ATP)濃度出現微幅下降。這時候,細胞內有一個極度敏感的「電量警報器」,稱為 AMPK 蛋白質激酶,它一旦偵測到能量下降,就會立刻響起紅燈。AMPK 一被啟動,細胞就會進入一種非常務實的「求生狀態」——這就像是你的手機電量剩下 15% 時,會自動進入低耗電模式一樣。細胞會關閉那些消耗大量能量的合成脂肪、促進細胞生長的路徑,轉而把寶貴的資源挪去進行「生存修復」與防禦。既然這套「低耗電修復模式」在理論上說得通,那麼在真實的生物體上,真的能看到效果嗎?

答案令人振奮。在 2024 年,頂尖科學期刊《Cell》發表了一項重量級研究。研究團隊讓一群雄性食蟹猴連續服用二甲雙胍長達 40 個月,並仔細追蹤牠們的生理變化。結果科學家驚訝地發現,這些猴子的大腦衰老速度顯著變慢了。透過精密的生物年齡測量,服用藥物的猴子其大腦的生物年齡竟然年輕了約 6 歲——換算成人類的壽命比例,這大約等同於大腦年輕了 18 歲!不僅如此,這些猴子的認知功能表現得更好,肝臟等器官的衰老指標也出現了逆轉。既然猴子吃了有效,那人類什麼時候才能名正言順地把它當作抗老藥來吃?

為了解答這個問題,美國醫學界目前正在推動一個極具野心的計畫,名為 TAME(Targeting Aging with Metformin)的大型雙盲臨床試驗。這個試驗的獨特之處在於,它是有史以來第一個試圖讓美國食品藥物管理局(FDA)承認「衰老本身」可以作為藥物適應症的試驗。過去 FDA 只核准藥物用來治療「特定疾病」,如果 TAME 試驗成功,這將徹底顛覆現代醫學的法規與常識,成為醫學史上的重大里程碑。不過,如果二甲雙胍是屬於溫和防守派,醫學界是否還有更具攻擊性的王牌?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

激進的延壽冠軍:雷帕黴素與細胞清潔隊

接下來要介紹的這位選手,風格與二甲雙胍完全相反,它的效果更強大,但也伴隨著更高的危險性:雷帕黴素(Rapamycin)。在目前的動物實驗數據中,它是當之無愧的「延壽冠軍」。美國國家老化研究所(NIA)曾進行過一項長期且嚴謹的干預測試計畫(ITP),結果發現,Rapamycin 能夠讓小鼠的壽命延長高達 28%。更驚人的是,就算科學家等到小鼠步入晚年(大約換算成人類的 65 歲以上)才開始讓牠們服用,依然能夠顯著延長壽命。這位延壽冠軍究竟在細胞裡施展了什麼魔法?

它的原理與細胞內一種被稱為 mTOR 的蛋白質複合物密切相關。我們可以把 mTOR 想像成細胞內的一位「建築工頭」。當你吃飽喝足、營養充足的時候,這位工頭就會非常亢奮,一直對著細胞大喊:「開工啦!用力蓋房子!細胞分裂!快速長大!」對於正在發育的年輕生物來說,這是好事。但對於老年的細胞來說,如果這位工頭還是一直亢奮、一直逼迫細胞硬蓋房子,細胞就會因為過勞而開始偷工減料。更糟的是,細胞內原本應該被清理掉的代謝垃圾和損壞的胞器會越堆越多,就像一個只顧著蓋新樓卻從不收垃圾的工地,最後越蓋越亂、越蓋越髒。如果我們硬生生叫這位工頭閉嘴,細胞又會發生什麼事呢?

細胞自噬(Autophagy)機制示意圖,來源:PLoS Biology / Wikimedia Commons
細胞自噬(macroautophagy)完整流程:從隔離膜形成、自噬體包裹,到與溶酶體融合後完成降解與回收。圖片來源:Wikimedia Commons,Klionsky et al., PLoS Biology, 2008(CC BY 2.5)

這正是 Rapamycin 的作用機制。Rapamycin 進入細胞後,會直接對這位 mTOR 工頭下令:「閉嘴,立刻停工。」當 mTOR 的訊號被強烈抑制時,細胞就會意識到現在不是生長的時候,必須開始大掃除。於是,細胞會啟動一種名為「自噬作用」(Autophagy)的機制——細胞的身份從建築工人變成了清潔隊,把內部堆積多年的蛋白質垃圾、已經壞掉的粒線體全部打包,送到溶酶體中分解並回收再利用。透過這種深度的自我清潔,細胞煥然一新。既然雷帕黴素清垃圾的效果這麼好,為什麼醫生不立刻把它開給所有想抗老的人吃?

原因在於它的副作用。Rapamycin 原本在醫學上的用途,是作為器官移植患者的免疫抑制劑,用來防止身體排斥新器官。如果一個健康的人為了抗老而長期服用它,可能會導致免疫系統變得過度虛弱,增加感染風險;此外,它還可能讓傷口癒合變慢,甚至帶來高血糖的問題。雖然據傳矽谷有許多科技大亨已經在私下偷偷服用低劑量的 Rapamycin,但對於一般健康人類長期服用它的安全性,科學界目前仍然打著一個巨大的問號。既然這條路充滿風險,科學家有沒有其他相對安全,甚至能直接「拔除」衰老源頭的策略?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

補充能源與清除殭屍:NAD+ 與 Senolytics

在抗老領域中,還有兩個近年來紅透半邊天的概念:NAD+ 以及 Senolytics。首先來看 NAD+(菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸)。我們前面提到粒線體是細胞的發電廠,而 NAD+ 就是這座發電廠運作時絕對不可或缺的「必要耗材」。科學家發現,隨著人體年齡的增長,體內的 NAD+ 濃度會呈現斷崖式的下跌,導致細胞發電效率越來越差,人也跟著出現各種老化疲態。目前市面上非常熱門的 NMN、NR 等保健食品,其實就是 NAD+ 的前驅物,吃下它們的目的就是希望幫細胞的發電廠重新加滿油。然而,補充油料聽起來很合理,但如果細胞本身已經徹底壞掉,甚至變成了在體內作亂的「活死人」,單靠補充能量還救得回來嗎?

這就引出了另一個更激進、也更具革命性的概念:Senolytics(衰老細胞清除劑)。我們的身體裡每天都有細胞在分裂,當有些細胞受損嚴重,卻因為某些原因逃過了自然凋亡的機制時,它們就會變成所謂的「衰老細胞」,或者更直白地說——「殭屍細胞」。這些殭屍細胞極度討厭:它們既不肯乖乖死掉,也不再執行正常的生理功能,還會不斷向周遭分泌一種被稱為 SASP(衰老相關分泌表型)的發炎物質,感染周圍原本健康的細胞,讓健康的細胞也跟著發炎、加速老化。那麼,醫學界該如何對付這些體內的害群之馬?

Senolytics 類藥物的誕生,就是專門設計來獵殺這些殭屍細胞的。目前科學家找到的一個著名組合是「達沙替尼(Dasatinib)」搭配「槲皮素(Quercetin)」。這兩者結合在一起,能夠精準地辨識出殭屍細胞,並強迫它們啟動自我毀滅程式,從而在不傷害健康細胞的情況下,把體內的發炎源頭連根拔起。面對衰老這個牽涉數萬種基因和蛋白質的複雜問題,除了這些已經在實驗室裡反覆測試的藥物,我們還有其他潛在的盟友嗎?

從代謝總管到 AI 演算:未來的長壽藍圖

未來的抗老潛力股名單中,還有兩位不可忽視的超級巨星:GLP-1 類藥物與人工智慧(AI)。GLP-1 類藥物就是近年來爆紅的「瘦瘦針」。但科學家越來越確信,它絕對不只是一支能讓你變瘦的減肥藥而已——它更像是人體代謝系統的「總指揮」,能連帶改善血壓、逆轉脂肪肝、大幅降低體內的系統性發炎指標。在多項大型臨床研究中,甚至證明了它能顯著降低重大心血管事件的發生風險。這些改善代謝的連鎖反應,恰好精準打擊了衰老過程中的多個痛點。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
AI 人工智慧藥物開發概念圖
AI 透過演算法在數百萬分子中快速篩選候選藥物(概念示意圖 / AI 生成)

而 AI 的加入,更是徹底改變了抗老藥物的研發遊戲規則。過去找藥就像是「大海撈針」,科學家必須把成千上萬種化合物一種一種拿來測試,耗時數十年。現在,AI 正在把藥物開發變成一門「精準計算」的科學——強大的演算法可以在短時間內篩選數百萬種分子的 3D 結構,預測它們與人體抗老標靶結合的機率,直接在伺服器裡把長壽藥「算」出來。科學正在以我們難以想像的速度,把「長壽」從一種中彩券般的基因運氣,變成一種可以被精準管理的人體工程。然而,當科學的突破即將實現,我們是不是又將面臨一個嶄新的社會問題?

這帶來了一個極其嚴肅的倫理考驗。如果這些抗老藥物真的在人類身上發揮了強大的延壽效果,這會不會最後變成專屬於「富人的長壽套餐」?當壽命可以被明碼標價,活得更久、更健康,會不會成為階級社會中新的貧富差距指標?這些問題,科學無法單獨解答,需要整個社會的法規、保險體系與道德共識來共同面對。

但可以確定的是,抗老醫學的列車已經離站。在未來的某一天,醫生真正能在診所裡開出完美無缺的「抗老處方籤」之前,身為普通人的我們,其實早已經掌握了最無副作用的抗老秘方——那就是那句聽起來老套,卻依然是科學鐵律的話:維持均衡的飲食、保持規律而適度的運動,以及,永遠對這個世界保持一顆年輕且充滿好奇的心。

參考文獻

  1. López-Otín C et al., “The Hallmarks of Aging,” Cell, 2013.
  2. Swiss Re Institute, “Longevity and life sciences,” 2024.
  3. Yu Z et al., “Metformin reduces aging-related leaky gut and improves cognitive function by decreasing the LPS level in cynomolgus monkeys,” Cell, 2024.
  4. Barzilai N et al., “Metformin as a Tool to Target Aging,” Cell Metabolism, 2016.
  5. Harrison DE et al., “Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heterogeneous mice,” Nature, 2009.
  6. Saxton RA & Sabatini DM, “mTOR Signaling in Growth, Metabolism, and Disease,” Cell, 2017.
  7. Yoshino J et al., “NAD+ Intermediates: The Biology and Therapeutic Potential of NMN and NR,” Cell Metabolism, 2018.
  8. Zhu Y et al., “New agents that target senescent cells,” Aging (Albany NY), 2017.
-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。