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呷這微生物,免拔獅子鬃毛也能讓掉落的頭髮長回來!?

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/06/09 ・1339字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 603 ・九年級

文/廖英凱

雄性禿和攝護腺肥大,似乎困擾著廣大的中老年男性民眾,例如40歲以上男性就會開始出現掉髮或髮線後退等雄性秃的前兆,而50歲以上的男性三分之一會開始出現攝護腺肥大的問題。今日的研究發現,這些與性別和年齡有高度相關的症狀,是一種雄性賀爾蒙二氫睪固酮(Dihydrotestosterone, DHT)在作怪。因此,如果能夠有效減少體內的DHT,或是降低DHT的活性,就有機會能解決雄性禿與攝護腺肥大的症狀了。DHT這種雄性賀爾蒙,他的主要的來源是睪固酮(testosterone, T)經五甲基還原酵素(5-a reductase)的作用而形成,因此,如果能抑制五甲基還原酵素的作用,將可有效降低DHT的含量。

睪固酮會經五甲基還原酵素的作用而形成二氫睪固酮。
睪固酮會經五甲基還原酵素的作用而形成二氫睪固酮。

但要能夠尋覓到抑制這種酵素的物質,難度甚高,如同大海撈針般機會渺茫。然而財團法人食品工業發展研究所的研究團隊,從所保存的兩萬多株菌種,運用策略與科技知識,終於在紅麴菌(Monascus)中,找到了可以抑制五甲基還原酵素的化合物Monascuspiloin (MP)。它不僅可以降低五甲基還原酵素的活性,減少二氫睪固酮的產生,同時亦會阻擾二氫睪固酮與其受體結合,雙效抑制二氫睪固酮的作用。食品所生資中心保存規模與數量居全球前十名的龐大菌種庫是這項研究的有力後盾。

而從GRAS的 Monascus身上找到MP並不斷提高產量的過程,除了需要技術與不斷的實驗,更需整個團隊橫向與縱向的合作。食品所生資中心的研究團隊首先要先建立「篩選平台」,由於微生物種類繁多,而每一種微生物的代謝產物種類和比例也都大不相同。研究團隊從成千上萬種菌種中,藉著篩選平台與不斷實驗,終於找到能降低五甲基還原酵素的品種。

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但儘管如此,要使功效成分能夠突顯,團隊運用了培養基組成分調整,發酵條件最適化等技術,使具活性的功效成分的含量不斷提升。然而,單一菌種仍會有多種代謝物質,此時再將這些代謝物質做化合物分離,測試每一種化合物對五甲基還原酵素作用的影響,量測活性是否有下降,最終找到了MP這個化合物。再搭配核磁共振、質譜分析、各種波段的光譜分析等,終於將試管中的化學物質,辨識出它的化學結構。

Monascuspiloin(MP)的化學結構。
Monascuspiloin(MP)的化學結構。

但是,找到了這項化合物,可不代表工作就結束了,還需要不斷的提升菌株產生MP的能力,才能讓MP真正發揮效用。常見的菌種改良技術是利用輻射或自突變劑等引發物理或化學突變;或是利用原生質體融合,刺激菌體進行染色體交換;以及直接插入指定基因的基因工程。這些目的都是為了要提高突變率以加速演化的進程,並在大量的實驗中,不斷挑選與培養具有優勢的菌種。研發團隊的成員們利用上述這些「菌種改良技術」,歷時兩年與十代以上的菌種篩選改良,培養出能製造更大量MP的紅麴菌株(Monascus )。

紅麴菌(Monascus )的發酵培養。
紅麴菌(Monascus )的發酵培養。

目前,食品所利用紅麴菌代謝物Monascuspiloin(MP)來抑制五甲基還原酵素的活性及干擾二氫睪固酮與其受體結合的成果,也已申請到我國的發明專利(中華民國專利I437001號)。相信在不久的未來,我們就能在市面上看到能對付雄性禿與攝護腺肥大的紅麴產品囉!

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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕,921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶,又位處於板塊交界處的地震帶,「大地震!」三個字,總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此,當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩,像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說,甚至民間地震預測達人,似乎也是合情合理的現象?

今日,我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

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漁民捕獲罕見的深海皇帶魚,恐有大地震?

說到在坊間訛傳的地震謠言,許多人第一個想到的,可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中,漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚,由於皇帶魚身型較為扁平,生活於深海中,魚形特殊且捕獲量稀少,因此流傳著,是因為海底的地形改變,才驚擾了棲息在深海的皇帶魚,並因此游上淺水讓人們得以看見。

皇帶魚。圖/wikimedia

因此,民間盛傳,若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類,就是大型地震即將發生的警兆。

然而,日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告,他們想知道,這種看似異常的動物行為,究竟有沒有機會拿來當作災前的預警,抑或只是無稽之談?

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可惜的是,科學家認為,地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內,均沒有發生規模大於 6 的地震,規模 7 的地震前後,甚至完全沒有深海魚出現的紀錄!

所以,在科學家眼中,地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」(superstition)。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎,美國地質調查局(USGS)指出,早在西元前 373 年的古希臘,就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄!

人們普遍認為,比起遲鈍的人類,敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號,因此在大地震來臨前,會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

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當臺灣 1999 年發生集集大地震前後,由於部分地區出現了大量蚯蚓,因此,臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

新聞年年報的「蚯蚓」上街,真的是地震警訊嗎?

​當街道上出現一大群蚯蚓時,密密麻麻的畫面,不只讓人嚇一跳,也往往讓人感到困惑:為何牠們接連地湧向地表?難道,這真的是動物們在向我們預警天災嗎?動物們看似不尋常的行為,總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面,也經常成為新聞界的熱門素材,每年幾乎都會看到類似的標題:「蚯蚓大軍又出沒 網友憂:要地震了嗎」,甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來,發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓!台東今早地牛翻身…最大震度4級」,讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而,這些蚯蚓大軍,真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎?

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蚯蚓與地震有關的傳聞,被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後,在此前,臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出,與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴,但在現實環境中,有太多因素都會影響蚯蚓的行為了,而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因,往往都是氣象因素,像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等,都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看,白日蚯蚓大軍的新聞,比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此,下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象,請先別慌張呀!

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事實上,除了地震魚和蚯蚓外,鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗,都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是,會影響動物行為的因素實在是太多了,科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上,擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號,似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師,這些號稱能夠預測地震的奇妙人士,有些人會用身體感應,有人熱愛分析雲層畫面,有的人甚至號稱自行建製科學儀器,購買到比氣象署更精密的機械,偵測到更準確的地震。

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然而,若認真想一想就會發現,臺灣地震頻率極高,約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震, 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震,若是有心想要捏造地震預言,真的不難。 

在學界,一個真正的地震預測必須包含地震三要素:明確的時間、 地點和規模,預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛,也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者,看到如此毫無科學根據的預測言論,請先冷靜下來,不要留言也不要分享,不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信,更不要隨意散播,以免造成社會大眾的不安。

此外,大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊,若號稱有科學根據或使用相關資料,不僅違反氣象法,也有違反社會秩序之相關法令之虞唷!

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​地震預測行不行?還差得遠呢!

由於地底的環境太過複雜未知,即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯,目前地球科學界,仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告,不如日常就做好各種地震災害的防範,購買符合防震規範的家宅、固定好家具,做好防震防災演練。在國家級警報響起來時,熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」,才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

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頭髮禿禿該怎辦?國外研究有一種療程是以「低能量雷射療法(LLLT)」來照射頭皮
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/09/19 ・1752字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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本文由 蓓麗嘉國際 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳彥諺,皮膚專科陳昱璁醫師

看似無用的頭髮,除了防曬、保暖的功能外,還有外表上的美觀作用。「美觀」雖然乍看之下並不實用,但是,如果生得一張好看的臉,偏偏頂上荒涼,好看的外貌卻極容易因此而消減幾分。

以往在治療禿頭上,有四種主要方法:改善作息、塗抹含有米諾地爾(Minoxidil)成分的生髮水、口服抗雄性禿之藥物、植髮手術。不過,隨著科技進步,科學家們也不斷地探索著新方法!

目前除了上述四種常見方法外,還有另一種安全且可居家執行的療程,是以「低能量雷射療法(LLLT)」來照射頭皮,進而達到讓落髮毛囊重回生長期的方式。

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毛囊(hair follicle)是毛髮生長的搖籃。圖/Wikipedia

什麼是低能量雷射療法(LLLT)?

低能量雷射療法,全名叫做 Low-Level laser(light) therapy。這是一種運用低功率雷射(通常是紅外線)來治療特定症狀的治療方式。低能量雷射與傳統雷射並不相同,傳統雷射是高能量的雷射,常用單位是瓦特(Watt),大多用在切割或止血等大手術上。然而,低能量雷射是能量較低的雷射,具有安全性外,用途也更加廣泛,常用於減輕疼痛、治癒傷口、神經再生等。

不過,會發現低能量雷射也許能增生毛髮,其實完全是歪打正著的結果,為何會這樣說呢?有個故事小插曲是發生在 1960 年代後期,匈牙利醫生恩德雷・梅斯特(Endre Mester)原本在進行一系列實驗,想證明雷射光到底會不會致癌。

他將小鼠背部毛髮剃光,再使用低功率紅寶石雷射光(694nm)照射,結果,小鼠並沒有因為照射雷射光而得到癌症,出乎他的預料,雷射光的照射,反而改善了小鼠背部剃毛區域的毛髮生長狀況。

恩德雷・梅斯特發現雷射光可以改善小鼠的毛髮生長狀況。圖/Wikipedia

這項發現,也引起了學界對於 LLLT 治療禿頭的關注。近年來,實際研究成果中也指出了患有雄性禿症狀的患者,在經過定時定量的低能量雷射照射下,能有效改善部分受試者的禿頭狀況。

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雷射光與 LED 的差異

LED 光源就是家裡的省電燈泡,這些燈泡發出的光,波長較雷射光廣泛,也沒有特定方向性,此外由於光波的相位並不統一,會互相干擾影響光波的能量。

雷射光源的產生是來自雷射二極體,通過電流產生光後會在共振腔中共振,產生更多同波長的光。因此,雷射光源的波長較為單一,具有高度指向性,且相位一致,更容易控制能量。而這些性能也反映在價格上,雷射光源每 nW 的成本,更是高於 LED 光源近 100 倍。

皮膚專科陳昱璁醫師表示:「造成落髮常見的因素包括:雄性禿、壓力、產後落髮甚至是打完疫苗或確診後的副作用都有可能引發落髮,目前通過台灣衛福部核准改善落髮的治療方式有生髮水、口服藥、低能量雷射與植髮手術,而低能量雷射的優點是非侵入、無顯著副作用、可居家使用的生髮器材,不過,若雷射波長不同會造成波長干擾,建議民眾使用 650nm 單一雷射光,至於適合用什麼樣的方式治療建議民眾到門診由專業醫師評估。」

衛生福利部雙和醫院皮膚科主治醫師陳昱璁。圖/衛生福利部雙和醫院

在傳統的髮療法當中,皆存在著潛在的副作用風險,比如,使用含米諾地爾的生髮水,有可能會造成頭皮刺激不適,初期使用也可能有掉髮增加的情形,女性也偶有出現臉部多毛症的狀況;而口服藥常見副作用包含性慾減低、勃起異常、不孕等副作用。

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陳昱璁醫師也提到:「雷射生髮帽屬醫療器材,若不當使用仍會造成傷害之虞,因此不鼓勵民眾自行購買,若有異常落髮徵兆,建議尋求專業醫師諮詢,才能對症下藥,找到符合自身需求的療程。」

所以頭髮禿禿別害怕!遇到落髮難題,不要遲疑,及早開啟適合的療程,才能盡早回歸頂上的繁榮景象。

※ 以上屬醫療資訊分享,任何療程效果與副作用因人而異,如有需求請以專業醫師建議為主。

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壓力大,小鼠也會掉毛髮!科學家找出關鍵的生髮訊號,讓小鼠成功長毛!
羅夏_96
・2021/05/10 ・3438字 ・閱讀時間約 7 分鐘

現代社會因工作和生活節奏快、壓力大,再加上作息時間不規律,使得不少人的髮際線升高,甚至頂上無毛,在今日,禿頭早已不是老年人的專利,很多青壯年也面臨掉髮的煩惱。好在近期哈佛大學的團隊發表在 Nature 上的研究,揭示了長期壓力大導致掉髮的背後機制,並提出了逆轉的可能方法1

壓力大導致長期掉髮。圖/Wikipedia

毛囊,頭髮生成的重要工廠

講掉髮前,勢必要先聊聊我們的頭髮是如何生長的,這就要講到毛囊 (Hair follicle) 了。

毛囊是皮膚的附屬器官 (appendages) 之一,是生成毛髮的單位,毛囊除了生長毛髮,也可幫助表皮機能,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

毛囊主要由外根鞘 (Outer root sheath)、內根鞘 (Inner root sheath) 和毛球 (Hair bulb) 構成,其中毛髮的生成由最底部的毛球進行。

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毛球最底部為真皮毛乳頭細胞(Dermal papilla cell,後簡稱 DP 細胞),是發送生髮訊號的重要細胞,DP 細胞將生髮訊號傳至基質細胞 (Matrix Cell) 和毛囊幹細胞 (Hair Follicle Stem Cell) 後,就會促使毛髮開始生長。

別慌,掉頭髮不等於禿頭!

如同季節會有周期變換,毛囊的生長也是有週期的,分別是生長期 (Anagen phase)、退行期 (Catagen phase) 和休止期 (Telogen phase) 三個階段,下面簡單介紹這三個階段:

(一)生長期:此時期的毛囊呈活躍增生狀態,是毛髮生長的階段。

在這個階段中,毛髮會因毛囊幹細胞不斷的細胞分裂而變長、變粗,此外,由於此時期的毛球與皮膚組織相連緊密,因此這個階段的頭髮是很難脫落的,硬拔的話,頭皮會感到疼痛。

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毛髮生長期的時間依不同皮膚區域而有異,例如頭皮的生長期為 2-5 年,睫毛則只有 2-3 個月。頭皮約有 85-90% 的頭髮位於生長期,每個月約生長 1 公分。

(二)衰退期:這個時期的毛囊細胞準備進入細胞凋亡的階段,此階段毛囊幹細胞的細胞分裂會降低,因此頭髮會慢慢變細,毛球也於此時開始萎縮。頭皮約有 1% 的頭髮位於衰退期,為期 3-6 周。

(三)休止期:此時毛囊進入休眠狀態,頭髮完全停止生長,變得很容易脫落,我們梳頭髮時,那些隨著梳子一起滑順掉落的頭髮,大部分都是處在此階段。

當頭髮脫落後,毛囊會再長出新生頭髮,重新開始一個生長週期,頭皮約有 10%-15% 的頭髮處於休止期,時長約為 3 個月。

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從上面可以看出,我們的頭髮是一邊生長,一邊掉落的,因此掉髮是非常正常的現象,正常狀態下,人平均一天掉髮 50-100 根。然而,一旦每日掉髮量超過這個範圍,再加上生長期的毛囊減少,就可能威脅到髮際線,甚至導致禿頭。

毛囊的生長週期受許多因素影響,除了光照、溫度、拉扯等物理因素外,飲食、作息甚至是心理因素也會影響毛囊。

長期以來,持續的慢性壓力、精神焦慮和情緒緊張等因素被認為與掉髮密切相關,但這些壓力因素導致脫髮的生理機制是什麼,一直不為人所知。而哈佛大學的團隊,就對這個問題展開深入研究。

當壓力來臨時,小鼠也難長毛

當小鼠面臨壓力時,其腎上腺會分泌多種激素來應對,因此研究團隊的首要目標就是了解,腎上腺分泌的「壓力激素」是否會抑止小鼠毛髮的生成。

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研究中,科學家比較了正常小鼠與切除腎上腺的小鼠,觀察牠們在持續慢性壓力下,兩者毛髮的生長速度是否不同。

結果顯示,切除腎上腺的小鼠,毛髮生長速度遠超過正常小鼠,也就是說,壓力激素確實會影響小鼠的毛髮生長

另外他們也發現,腎上腺切除的小鼠,毛囊的休止期時間會大幅縮短

持續慢性壓力會影響正常小鼠 (Sham) 的毛髮生長,但對腎上腺去除小鼠 (ADX) 影響不大。圖/參考資料 1

腎上腺在面對壓力時會分泌多種激素,但究竟是哪種激素發揮了作用呢?

目前的研究顯示,小鼠的腎上腺應對壓力所分泌的主要激素是皮質酮。那究竟是不是皮質酮影響了毛髮的生長呢?為此研究團隊又進行了實驗。

他們讓正常情況下(沒有持續慢性壓力)的小鼠,分別飲用一般水和加有皮質酮的水。結果顯示飲用皮質酮的小鼠,毛髮的生長確實受到抑制。

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接下來他們想了解,皮質酮是如何影響毛髮生長。

皮質酮 (CORT)會影響小鼠毛髮的生長。圖/參考資料 1

生髮的關鍵訊號——GAS6

研究團隊發現,皮質酮會延長毛囊幹細胞在休止期的時間,但這個影響不是直接,而是「間接」。

前文有提到,毛囊中的 DP 細胞會傳送生髮訊號來活化毛囊幹細胞,進而促使毛髮的生長,而他們發現皮質酮並非抑制毛囊幹細胞,而是抑制 DP 細胞的活性,使其無法產生生髮訊號。因此,科學家們的下一步,便是找到活化毛囊幹細胞的「訊號」到底是誰。

研究團隊在分析 DP 細胞的基因表現模式後,最終找到一個關鍵的蛋白質,那就是生長停滯特異性蛋白質 6 (Growth Arrest Specific Protein 6, GAS6),他們發現皮質酮會抑制 DP 細胞產生 GAS6,而 GAS6 的功能正是促進細胞分裂。

科學家猜測,皮質酮(壓力)會抑制 DP 細胞產生 GAS6,讓毛囊幹細胞無法活化,進而使毛髮無法生長!為了驗證這個想法,他們又進行一系列實驗。

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皮質酮會降低毛囊內的生髮訊號!

首先他們發現在壓力環境下,腎上腺切除的小鼠毛囊內,GAS6 量比正常小鼠高。但給腎上腺切除的小鼠服用皮質酮後,GAS6 的量就會降低,顯示皮質酮確實會降低毛囊內 GAS6 的量。

GAS6 在毛囊內的量會因皮質酮的增加而減少。圖/參考資料 1

接著他們將小鼠的毛囊幹細胞純化出來,並加入 GAS6。結果顯示 GAS6 確實可以促進毛囊幹細胞的生長。

GAS6 能促進毛囊幹細胞 (HFSC) 的生長。圖/參考資料 1

最後,他們用基因治療的方法將 GAS6 注射到皮膚中,讓皮膚細胞可以不斷地產生 GAS6,結果可謂非常成功!GAS6 不僅可以刺激正常小鼠的毛髮生長,也能讓長期處於慢性壓力下的小鼠長出毛髮,也就是說, GAS6 確實可以逆轉壓力對毛髮生長的抑制作用。

GAS6 能促進毛髮的生長,即使在有慢性壓力的狀況下也行!圖/參考資料 1

綜合上述所有的實驗結果,研究團隊確認皮質酮(壓力)會抑制 DP 細胞產生 GAS6,讓毛囊幹細胞無法活化,進而使毛髮無法生長。讓壓力導致掉髮的機制清晰的展現出來。

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慢性壓力對 DP 細胞和毛囊細胞影響的示意圖。圖/參考資料 3

頂上無毛有救了?可能要再等等

既然已經知道壓力導致掉髮的機制,那補充 GAS6 是否也能逆轉壓力對人造成的掉髮呢?答案是:不知道。

首先,小鼠的皮質酮雖被認為相當於人的皮質醇,但皮質醇在人體內是否產生上述的機制(即抑制 DP 細胞產生 GAS6)需要實驗驗證。

其次,小鼠和人類的毛囊週期持續時間是不同的。在成年小鼠中,大多數毛囊都處於休止期,而人類的頭皮毛囊約有 90% 處於生長期。因此所以必須先測試皮質酮對生長期毛囊的影響,才能更安全的應用在人體上。

雖然這篇文章的發現,還辦法那麼快速應用到人體上,但這篇文章找出了壓力導致掉髮的機制,或許未來,我們只需要補充 GAS6 就能抵銷慢性壓力對頭髮的不良影響。但在這天來臨前,學會調適工作與生活中的壓力,或許還是最簡便與實在的方法!

參考資料

  1. Choi, S., Zhang, B., Ma, S. et al. Corticosterone inhibits GAS6 to govern hair follicle stem-cell quiescence. Nature (2021)
  2. Hair follicle
  3. Relax to grow more hair
羅夏_96
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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