奇妙的人體世界──《知識大圖解》

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你可能聽過這樣的新聞：「工程師請健身教練，深蹲後腿軟，小便如醬油，原來是橫紋肌溶解症」。或是「毒趴上使用多種毒品與酒精，合併橫紋肌溶解症與多重器官衰竭致死。」

那究竟什麼橫紋肌溶解症呢？

橫紋肌溶解症（rhabdomyolysis）是骨骼肌受到直接或間接的傷害。當肌肉纖維死亡時，釋放了原本待在肌肉細胞內的物質，像是鉀離子、尿酸、肌酸激酶（creatine kinase，縮寫為CK）、肌紅素（myoglobin），這些都是潛在有害物質，大量進到血流後，會嚴重影響腎臟功能和心律，引發一連串的身體問題。若沒有及時處理，這是有機會致死的疾病！任何年紀的人都可能發生橫紋肌溶解症，以發生率來看的話，成人的比率較孩童來得高。

所以有哪些狀況會導致橫紋肌溶解症呢？

想當然耳，肌肉受到外傷，長時間的擠壓，就是最可能的原因之一。醫界剛開始理解這個病，就是二次戰爭中受到壓碎性損傷患者而起的。所以車禍、墜樓這種讓肌肉因強力擠壓受傷的情況，就很有機會導致橫紋肌溶解症。有些人則是因為酒醉不醒，直挺挺地躺在硬地板上，長時間固定姿勢而導致肌肉受到擠壓，這樣也會有肌肉受傷，引發橫紋肌溶解症。地震後若有樓房倒塌，被救出的倖存者身體部分區塊曾被壓在重物之下一段時間，也很有機會得到橫紋肌溶解症。

還有，如果復仇者聯盟第一集裡黑寡婦被重物壓住更久，就不太可能一起身就能跑跳抵擋浩克攻擊，而會因為橫紋肌溶解症而超沒力啊！另外，受到電擊、被蛇咬這類型的外傷，也要很小心橫紋肌溶解症的可能性。

有些人受的不是外傷，而是「內傷」！像是過度使用肌肉，從沒做過訓練的人突然做了一百次深蹲，突然被處罰做三百次的開合跳，或是突然癲癇發作了三十分鐘，這類過度肌肉使用都會讓人陷入橫紋肌溶解症的危險。這時若環境炎熱濕度高，不易排汗散熱，患者中暑、體溫過高，狀況就雪上加霜。

另外一大類的患者沒有外傷，也非過度使用肌肉，但身體出現了其他代謝上的問題，像是有敗血症、酮酸中毒、酒精濫用，吸食海洛英、古柯鹼、安非他命等毒品，都有機會得到橫紋肌溶解症。開毒趴後喪命的患者很有可能就與橫紋肌溶解症脫不了關係。

橫紋肌溶解症的症狀可以是局部性，也可以影響全身。患者常會出現肩膀、大腿、下背部的肌肉疼痛；抱怨肌肉無力，手腳動彈不得；且注意到尿液顏色很深，像是醬油，且尿量變少。有些患者還會有腹痛、噁心嘔吐、發燒、心跳加速等症狀。雖然我們稱「肌肉痛、全身沒力、尿液顏色變深」這三樣為橫紋肌溶解症的典型症狀，但其實臨床症狀的變化度很大，要出現典型症狀的患者大約還不到一半呢！

因此，在懷疑橫紋肌溶解症除了靠患者症狀之外，很重要的就是患者給的資訊！像是他下午接受了過度的重訓，半夜鐵腿到急診；或是大熱天患者去路跑又中暑；飲酒喝到癱在路上；或被倒塌的重物壓在底下很久。這些資訊就會在醫師腦海裡放進了「橫紋肌溶解症」的可能性。

抽血檢查可以讓醫師了解患者的腎臟功能、血中各離子濃度、及凝血時間，剛剛我們說過肌肉受傷後會釋出的物質，在檢查時會數值偏高，像是抽血發現血中鉀離子高、磷離子高、尿酸高。還有一個很重要的數值是肌酸激酶 – CK，肌肉受傷後十二小時，CK值（肌酸激酶）就會爬高，到肌肉受傷後一到兩天內則會爬升到最高點，之後再每日遞減，約三到五天後緩解。測量血液中的CK值超過上限的四到五倍以上，就很有可能是橫紋肌溶解症，甚至常有橫紋肌溶解症患者其CK值常常會達到或超過正常範圍的一百倍以上！除了診斷，我們也可以用CK值了解患者狀況，如果過了兩天患者CK值還是沒有降下來，代表肌肉可能還在繼續受傷，還在釋放更多肌酸激酶。

前面曾經提到，肌肉分解後產生會釋放出肌酸激酶（CK）與肌紅素（myoglobin），那抽血驗肌紅素可以嗎？肌紅素半衰期短，因此抽血驗並不準，但我們可以做尿液檢查，看看尿液中的肌紅素含量！如果升高也要懷疑橫紋肌溶解症！

至於影像檢查能提供的幫忙不大，除非是用核磁共振或電腦斷層來找出肌肉受傷的原因，或追查為何會癲癇。若懷疑橫紋肌溶解症，很多時候醫師還會安排心電圖，因為過高的鉀離子會影響心臟搏動，要立即處理。

橫紋肌溶解症患者嚴重程度不一，可以是沒症狀，剛好抽血發現血液中的肌肉酵素升高。但嚴重的會帶來電解質不平衡、急性腎臟傷害、心跳停止等併發症。肌肉大量受傷分解後產生的肌紅素會超過身體負荷，要靠腎臟排出時，過量的肌紅素會卡在腎小管並讓腎臟細胞缺血受傷，因而引發急性腎臟傷害，甚至到急性腎衰竭的程度。肌肉細胞大量受傷的同時也會放出很多細胞內的鉀離子，讓血液中的鉀離子濃度升高，促使心跳速度變不規則，甚至心跳暫停。

因此治療橫紋肌溶解症，時機很重要！早期發現，並讓患者及時接受處理，才有百分之百康復的機會。如果醫療介入時機不夠早，患者後遺症就多。治療的首選可說是輸液治療，白話一點就是灌比較多的液體進到患者身體，讓病人腎臟能夠製造足夠的尿液，藉此排除身體累積的大量代謝廢物。如果患者情況已經嚴重到急性腎衰竭，腎臟已經當機失能的話，則需要安排緊急透析治療，也就是俗稱的洗腎，幫助患者排除廢物和維持電解質平衡。

當然，搞清楚造成患者橫紋肌溶解的原因是很重要的，是藥物、是中暑、還是嚴重的外傷，患者要面對的關卡並不太一樣。若是給予輸液治療時引發了腔室症候群，就是局部肌肉壞死且局部蓄積了過大的壓力，要考慮筋膜切開來減壓。如果與糖尿病、甲狀腺問題、或其他藥物有關，也需要適時處理代謝問題。

最後我們要呼籲大家，雖然養成運動習慣強健身體很棒，但請大家不要突然去做過度費力、超出自己負荷太多的運動，且在運動時要注意環境，看看氣溫、濕度是否讓你覺得太吃力，並在運動時適時補充足夠的水分。還有，若原本就有代謝疾病，記得讓醫師診治監控狀況。如果孩童反覆發作橫紋肌溶解症，記得找找看是否有肌肉的疾病或代謝的疾病。

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「有位七十歲患有糖尿病的男性患者，他第一次接受透析是因為高血鉀症且全身無力。」大雅長安診所院長呂國樑醫師表示，「後續，患者開始長期在診所接受血液透析，每週三次。但是，在非透析日還是常常出現全身無力或心跳過慢的情況，而需緊急送醫。急診的檢查結果顯示血鉀偏高，然而患者對陽離子交換樹脂的治療接受度較差，導致高血鉀問題反覆出現。」

在接受血液透析的患者中，死亡風險會隨著血鉀濃度上升而提高，且經常反覆發生，復發間隔會越來越短。「已經接受洗腎的患者，仍有可能出現高血鉀。」呂國樑醫師說，「因為洗腎患者的腎功能喪失，需依賴血液透析或腸道排出鉀離子。可是在透析後，細胞中的鉀離子可能進入血液中，如果飲食中又攝取較多鉀離子，便容易出現高血鉀，尤其在非透析日，鉀離子會持續累積。」

口服陽離子交換樹脂可以吸附腸道中的鉀離子，阻止其被人體吸收，不過可能造成便秘、潰瘍等腸胃副作用，而且因為顆粒粗、口感常被認為類似沙子，導致患者服用意願較低。晶體鉀離子結合劑的專一性高，對鉀離子的結合能力遠高於鈣離子或鎂離子，因此療效較佳且副作用較低，適用於慢性腎臟病患者、心衰竭患者，以及長期接受血液透析的患者。不僅能快速降低鉀離子濃度，且有良好的耐受性。醫師會根據患者的狀況調整劑量，請遵照主治醫師指示服藥。

一般成年人血液中的鉀離子濃度介於 3.5 至 5.5 mEq/L，當鉀離子濃度偏高時，稱為高血鉀症（Hyperkalemia）。呂國樑醫師指出，鉀離子是維持神經傳導與肌肉收縮的重要離子，血液中的鉀離子大部分由腎臟透過尿液排出，少部分由腸道排出。若是腎功能正常，血液中的鉀離子濃度可維持在正常範圍內，但是腎功能不佳的患者，若食用到高鉀食物，例如菠菜、香蕉等，便容易出現高血鉀的狀況。

鉀離子濃度過高或時高時低可能出現多種症狀，包括噁心想吐、腹瀉、手腳麻木、肌肉無力等，嚴重可能導致心律不整，甚至心跳停止、猝死。

高血鉀的治療策略包括實行低鉀飲食、調整藥物、口服晶體鉀離子結合劑或陽離子交換樹脂等。「有患者會抱怨低鉀飲食影響食慾，導致心情低落。」呂國樑醫師說，「家屬在得知有晶體鉀離子結合劑能幫助降低血鉀、減少飲食限制後，便決定開始使用，讓患者的胃口變好，精神也有了改善。」「腎素-血管張力素-醛固酮系統抑制劑」（RAASi）常用於控制血壓、保護腎臟和心臟，但是可能導致鉀離子留存在體內，而需要調整藥物。

洗腎患者在採用低鉀飲食時，要注意營養均衡，可以吃米飯、蛋、豆、魚肉等，要避免乳製品、香蕉等高鉀食物。呂國樑醫師提醒，請務必依照指示服藥，並持續監測血鉀濃度。降血鉀藥物的進步，不但讓高血鉀患者在治療上有多種選擇，也有助於提升其治療成效與服藥意願，降低高血鉀的風險且兼顧生活品質！

洗腎患者的高血鉀雖不一定會隨時有症狀，不易留意但卻是不可忽視的重要危險因子，最嚴重可能造成心跳停止與死亡，若有任何疑慮請務必與主治醫師討論相關治療建議。

筆記重點整理

• 鉀離子是維持神經傳導與肌肉收縮的重要離子，鉀離子濃度過高或時高時低可能出現多種症狀，包括噁心想吐、腹瀉、手腳麻木、肌肉無力等，嚴重可能導致心律不整，甚至心跳停止、猝死。
• 晶體鉀離子結合劑的專一性高，對鉀離子的結合能力遠高於鈣離子或鎂離子，因此療效較佳且副作用較低，適用於慢性腎臟病患者、心衰竭患者，以及長期接受血液透析的患者。不僅能快速降低鉀離子濃度，且有良好的耐受性。醫師會根據患者的狀況調整劑量，請遵照主治醫師指示服藥。
• 陽離子交換樹脂可以吸附腸道中的鉀離子，阻止其被人體吸收，不過可能造成便秘、潰瘍等腸胃副作用，而且因為顆粒粗、口感常被認為類似沙子，導致患者服用意願較低。
• 高血鉀的治療策略包括實行低鉀飲食、調整藥物、口服晶體鉀離子結合劑或陽離子交換樹脂等。「腎素-血管張力素-醛固酮系統抑制劑」（RAASi）常用於控制血壓、保護腎臟和心臟，但是可能導致鉀離子留存在體內，而需要調整藥物。

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本文轉載自顯微觀點

許多癌症患者在初期對藥物反應良好，腫瘤明顯縮小，但經過一段時間後因為癌細胞會適應治療，例如可能改變藥物的目標分子，使藥物無法再有效作用；或是繞過原本被切斷的「生存」路徑，變得對藥物不再敏感，使得原本的化療、標靶藥物失效。因此癌症治療的一大挑戰「抗藥性」。

為了解決這項難題，臨床治療上有些使用「雞尾酒療法」，也就是同時使用多種藥物攻擊癌細胞的不同弱點；有的則是積極開發新一代藥物，針對已知的抗藥性機制設計不同路徑；或是透過改變腫瘤微環境讓患者產生持久的免疫反應，延緩或克服抗藥性產生。

但癌症逐漸走向精準醫療，藥物是否能夠針對特定癌細胞甚至癌細胞的特定機轉、基因產生作用，是醫療界正努力研究的方向。而從中國醫藥大學生命科學院細胞生物學研究所助理教授徐昭業的觀點，細胞機械力便是一個可以切入的研究窗口。

微小機械力 左右細胞表現力

過去，生物學多注重在基因、化學對對細胞的影響，而力學生物學（或稱機械生物學，Mechanobiology）則在近二十年迅速興起。因為科學家發現，不論是細胞要維持形狀、移動，或是回應微環境的變化，都受到力學影響。

徐昭業解釋，其實細胞的機械力在生命活動中非常重要，例如大多數細胞都需要貼附在周圍的環境中，無論是與其他細胞形成組織，或是與細胞外基質（ECM, Extracellular Matrix）連結。而這個「貼附」的行為就是一種機械力的展現。

另外，當細胞在分化時，機械力的影響尤其顯著。例如，將幹細胞培養在柔軟如果凍的基材上時，它們傾向分化為脂肪細胞或神經細胞。然而若是培養在像桌子一樣硬的表面時，則更可能分化為骨細胞。這顯示細胞對外在物理環境具有高度的「機械感知」能力。

這些細胞從外部環境（例如黏附表面、周遭組織）感受到的「機械訊號」，會透過細胞膜上的蛋白傳遞進入細胞內部，影響基因表達並調整行為，例如分化或增生。

傳統上判定癌症藥效（或是是否出現抗藥性）多是透過測量細胞存活率，例如計算 IC50（半數抑制濃度）──也就是殺死 50% 細胞所需的藥物濃度。但徐昭業表示，這樣的測量方式存在著「非死即活」的二分法限制。例如：針對 100 顆細胞投藥，最後存活 50 顆，只知道存活率是 50%，但無法得知那剩下細胞的實際狀態；可能完全健康、也可能受到藥物影響變得半死不活。

不只管死活 力學訊號看抗藥性更精準

透過細胞機械力的偵測則可以彌補這樣的空缺。徐昭業和研究團隊開發出一套生物力學量測系統，結合微結構與光學反射，成功簡化細胞力學的觀察與量化方式。

他們將細胞培養於表面覆有密集奈米圓柱的結構裝置上，當細胞貼附並施力於這些奈米圓柱時會導致彎曲，進而改變表面反射鏡的反射角度，影響光訊號的強度。藉由觀察反射光的衰減量，便可快速推估細胞的力學變化。

這些奈米圓柱通常使用 PDMS（polydimethylsiloxane，聚二甲基矽氧烷）等彈性材料製成，直徑約為1至2微米，高度約 5 微米，排列間距也僅有 1 至 2 微米。

徐昭業表示，過去這類「micropost array」（微柱陣列）主要透過螢光標記位移來計算細胞所施加的力量，但這樣一來不但需要仰賴高倍率顯微鏡，影像分析也較為繁複。

因此，研究團隊改以反射訊號的變化來替代位移量測。他們將金屬反射層鍍於奈米圓柱頂端形成靈敏的反射面。當細胞攤開在表面時，張力會造成圓柱微幅形變，反射光因此產生角度偏移與散射。通常光強度會下降至原始強度的 20% 至 30%，藉此就能反推出細胞所施加的實際力值，依此分析細胞活力。不僅能大幅簡化操作流程，同時提升訊號讀取的效率與數量。

徐昭業說，當細胞死亡或停止活動時，力學（光學）訊號會完全消失，但「活力下降」的細胞則有部分訊號，但弱於「完全未受影響」的細胞。而這樣分群概念在癌症抗藥性研究的重要性在於：即使多數癌細胞對藥物反應良好，仍可能潛伏少數「對藥無感」或「苟延殘喘」的細胞。這些細胞若存活下來，將來就可能演化出抗藥性的癌細胞。

為了驗證設計出的平台在癌細胞檢測上有效果，徐昭業也和中國醫藥大學從事肺癌研究的老師合作，利用對方既有現成的抗藥性細胞株資料庫和相對應生物標記，與力學檢測平台的標記結合進行確認。

徐昭業表示，過去要確認癌細胞是否出現抗藥性需透過長時間持續給藥，並耗費三至六個月時間培養，看細胞是否出現變異。但一方面長時間持續投藥，訓練出的是「後天抗藥性」癌細胞，和在真實情境不同；人體中可能部分癌細胞一開始就有「先天抗藥性」，卻難以在一開始就揪出來。另一方面，長期、持續的投藥也不符合臨床投藥方式，且耗時過長。

團隊利用力學檢測平台比較抗藥細胞與敏感細胞，發現兩者之間存在顯著差異，且這些力學特徵與既有的生物標記完全對應，證明了這個檢測系統可以直接辨識抗藥性細胞。

研究到臨床 盼打造癌症抗藥性快篩

由於系統採用的是非螢光染色（label-free）設計，偵測的是光學訊號，大幅縮短樣本製備和觀察時間。一片約一平方公分的生物晶片能同時觀測十萬個細胞，儘管有些細胞會彼此黏連，無法進行單細胞分析，但通常仍能取得五萬筆單細胞的力學分布資料。團隊再把這些數據輸入AI模型進行辨識訓練，系統便能在活細胞上快速量測，約半天到一天即可完成分析。

徐昭業表示，癌症病人通常有幾種可選用的藥物，但每個人對藥物的反應不同，第一線有效的藥物不見得適合所有病人。臨床上，醫師通常根據經驗與基因表現推估藥物敏感性，仍難以預測抗藥性的發生；即使用單細胞基因定序也很昂貴且不容易操作。

「雖然一開始仍需仰賴傳統細胞株去建立模型，但當這一系列流程建構完成，後續就能成為精準醫療的重要輔助工具」，徐昭業說，若是透過此平台，就能以「快篩」的概念檢驗不同病人檢體暴露於不同藥物，哪些藥物最容易產生抗藥性表現型（phenotype），進而提供臨床醫師一份建議清單，選擇不易產生抗藥性、最合適的治療策略。

目前團隊也致力於讓系統更具備高度規律性與可重複性，並易於製作母模再複製，以大幅降低成本與技術門檻。徐昭業期待這套系統除了加速細胞力學研究的量測過程，也能為生醫材料、藥物開發與細胞品質檢測等領域提供實用的解決方案。

參考資料：

• 為什麼癌症治療會出現抗藥性？看懂 6 種抗藥性機轉
• Why Do Cancer Treatments Stop Working? Overcoming Treatment Resistance
• 漫談力學生物學

延伸閱讀：

從材料到癌症研究 徐昭業的跨界探索