美國隊長冬眠的真相！超級士兵血清與真實世界的「酷寒戰士」

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

還好礙於倫理考量，沒有人打算經由技術手段將奧茲冰人復活。不過冷凍人的復活倒是不少科幻小說中常用的哏。

最早的一篇可以追溯到 1931 年，故事的主角叫詹姆斯，他死後遺體被保存在低溫和真空中發射到太空裡，就這樣漂泊了幾百萬年。後來他的遺體被外星人復活，復活的方式也十分特殊：只復活了他的頭顱，並為他裝上了機械身體。就這樣在人類已經滅絕的時代，詹姆斯獲得了永生。

其實在現實中，雖然幾百上千年不好說，但要讓一個人凍上幾十年，並且仍具有「復活」可能性的技術早已出現，那就是人體冷凍技術。

獲得永生的起點——人體冷凍

1962 年，羅伯特．艾丁格博士（Robert Ettinger）出版的《永生不死的前景》一書，是現實中的人體冷凍的起點。艾丁格博士在書中指出：人類和大量低等動植物一樣，具有「冷凍復活」的潛力。他還在書中預言人體冷凍技術可以使「我們大多數人獲得永生不朽的機會」，並對此進行了嚴密的科學論證。這本書的出版標誌著人體冷凍保存運動的開端，艾丁格博士後來也因此被稱作「人體冷凍之父」。

人體冷凍並不是簡單地將人一凍了之，而是以在未來的某個時刻將冷凍的人體喚醒為目的的冷凍。因此，在技術上，不但要考量如何將人凍住，也要考量在冷凍以及化凍時不會對人體產生傷害。像奧茲冰人那樣凍成一具乾屍，肯定是不行的。

不過經由前面小象由香和奧茲冰人的故事，我們已經了解，在生物體死後及時讓其進入低溫環境，可以很大程度上延緩甚至叫停讓屍體腐爛。同樣，人死後越快進入冷凍，細胞和身體受到的影響就越小。當然，只要提前簽好協議、做好準備、安排好一切事宜，及時進入冷凍狀態並不是什麼困難的事情。

要怎麼把活人冰起來？

常煮飯的廚藝愛好者都應該知道，一塊鮮肉，在經過冷凍再化凍後，往往會滲出大量的血水。這是因為在冷凍時，細胞中的水分會結冰，而這些冰晶會破壞細胞結構，從而造成細胞的死亡。凍肉化凍時滲出的血水，很大一部分就來自這些破損的細胞。這顯然是我們在以喚醒為目的的人體冷凍中不願意看到的結果。

因此，在對人體進行冷凍之前，需要經由手術和灌注，將人體中的血液替換為冷凍保護劑。冷凍保護劑可以降低冰點，減少冰晶的產生，最大限度地避免對身體細胞組織造成破壞。然後，人體才會進入降溫程式。經過 60 小時的降溫後，冷凍的屍體就可以被轉移到巨大的液氮罐中長期保存了。

如今世界上冷凍人的數量已經接近 500 人，但能夠獨立實施人體冷凍的機構只有 4 家，分別是美國的阿爾科生命延續基金（Alcor Life Extension Foundation）及人體冷凍研究所（Cryonics Institute）、俄羅斯的 KrioRus 和中國的山東豐銀生命科學研究院。其中人體冷凍研究所是由「人體冷凍之父」艾丁格博士創立，而阿爾科生命延續基金會中保存著全世界第一個被冷凍保存的人詹姆斯．貝德福（James Bedford）的身體。

按照計畫，貝德福本應該在進入冷凍狀態 50 年後，也就是 2017 年被喚醒，但阿爾科生命延續基金會至今並未行動。

一方面，我們可能仍未對喚醒冷凍人在技術上做好準備；另一方面，據傳聞，貝德福當年所使用的冷凍保護劑似乎對人體傷害甚大，也就是說，就算技術完備，貝德福是否能夠醒來也十分不好說。

人體冷凍很貴嗎？

進行人體冷凍的費用倒是並沒有想像中那麼高昂，以這幾家機構中收費最高的阿爾科生命延續基金會在 2017 年的報價為例，進行全身冷凍的費用約為 20 萬美元，還有一個更便宜並且更具有科幻意味的選擇——單獨冷凍頭部，僅需 8 萬美元。不過，在現有的技術手段之下，選擇人體冷凍，比起「追求永生」和「無限可能」，更像是在參與一場結果未知的科學實驗。

當然，技術仍然不斷進步，關於人體冷凍的最新進展似乎為貝德福以及其他被凝固在液氮罐中的人們帶來了一些希望：據報導，2020 年 12 月，一個在液氮罐中沉眠了 27 年的胚胎被取出植入一位母體的子宮，並分娩出一名健康的女嬰。

如果有一天，我們真的像艾丁格博士所說的那樣，打破生與死的邊界，獲得「永生」之時，生命是否也就失去了很多意義？

——本文摘自《真的假的！奇怪知識又增加了：自說自話的總裁顛覆認知的科學奇想》，2023 年 7 月，晴好出版，未經同意請勿轉載。

解凍、出任務、冷凍、解凍、出任務、冷凍……

如果你是巴奇（又名酷寒戰士），你一定會覺得你被九頭蛇控制的這段時間人生非常無聊，沒有美國隊長的陪伴，過著工具人般的生活，出任務危機自付，結束便返回你的冬眠箱中。當你躺在裡面好不容易可以睡一覺的時候，你大概並不會想知道，對於正常（活）人而言，這是一件相當於自殺的事。

目前活人的冷凍、冬眠技術還只是空談，國際上仍禁止活人試驗，現在可以進行的情況是受試者已經由醫院認定死亡或瀕臨死亡的絕症方可冷凍，提供未來進行研究或治療。

是我們科學力不夠的問題嗎？或許在 70 年前，艾思金博士（超級士兵血清發明者）與九頭蛇的科學家們已經向一種青蛙學到了活人冷凍的奧秘。

萬能的超級士兵血清

原作中，巴奇和美國隊長獲得能力的過程、背景故事和冷凍過程非常的不一樣，由於漫畫的設定比較天馬行空，在這裡我們以電影中的設定來作假想。隊長與巴奇兩者都經過改造，注射超級士兵血清，而獲得超人般的能力；前者因為飛機墜機被冷凍了 70 年，後者在這段時間內解凍、冷凍無數次為九頭蛇出任務。

如果這個血清正是讓隊長與巴奇能夠沒事般活過冷凍狀態的關鍵，那我們勢必要了解一下它的特性。從漫威的維基中我們可以查到超級士兵血清對人體的改變有這樣的敘述：可以舉起 850 磅的重物（差不多 385 公斤）、跑速時速 60 英里（時速 96 公里，難怪可以跑贏汽車）、可以快速分解乳酸、代謝是一般人的四倍、恢復力超群、不會被酒精毒藥影響……等，先別管這樣的運動、生理狀況下美國隊長一天要吃下幾個便當，可以發現裡面沒有對承受冷凍的能力提升，或是已經悄悄的藏在這些因子裡面。

活人從正常狀態進入冷凍狀態再解凍有幾個需要克服的困難

• 不能讓細胞內水分形成冰晶，破壞器官
• 解凍時需要正確的速度及溫度，要不然冰晶一樣會破壞細胞
• 進行冷凍前，先降低氧氣量，以迫使器官進入休眠

在這麼看來最簡單的解釋，就是隊長和巴奇的恢復能力足以與冬眠造成的負面效果打平；也有可能是在血清造成的更快生理反應下，他們的身體先行將器官進入休眠，並克服了體內水分結凍的危機。

不過既然說「克服」是個怎樣的「克服」方法呢？這裡的漫威宇宙中的科學家們極有可能已經知道效法自然界的一種青蛙了。

美國隊長原傳：酷寒木蛙 The Winter Wood Frog

在美國內陸，北至阿拉斯加，南至東岸中部，有種俗稱木蛙（Wood Frog, Lithobates sylvaticus）的樹蛙，具備了在冬天中，零下 18 ℃全身結凍長達 7 個月，並退冰後仍生龍活虎的能力。

這種青蛙是如何辦到的呢？

高中化學都有教過，當水中有了其他的溶質的時候，這些溶質會引響水結冰的冰點，使的原本應該結冰的溫度下降，水更不容易結冰，木蛙主要便是利用這點，讓自己的細胞、器官不被破壞。

當外界的溫度一下降，木蛙的皮膚表層一開始結冰，牠體內的基因便會啟動血液中的冰晶核蛋白（Nucleating Protein），這些核蛋白在血液中充當冰晶凝結的核心，使的血液中的水分比細胞內先產生結冰現象，這時由於細胞外的液體濃度增加（因為水都變冰），細胞內的水分被往外抽；同一時間，木蛙的肝會快速分泌兩種物質：由肝醣分解而成的葡萄糖、以及從蛋白質分解的尿素，這兩種物質進入血液，降低冰點，使的結冰速度變慢，減少對細胞的傷害，細胞內也在安全的情況下漸漸脫水，僅剩高濃度的葡萄糖，這時一切的準備都做好了，血液緩慢的結凍，細胞脫水但無損，心臟暫停跳動，木蛙進入了休眠。

而當天氣一變暖和，冰溶解並流入細胞內，血液開始流動，使心臟也開始運作，青蛙便活過來了。有趣的是，這個循環可以短時間內重複進行，像阿拉斯加這種地方，木蛙會在一年中很早經歷低溫，這時整個機制便啟動；有時候當隔天溫度稍微回暖，冬眠解除，但殘餘的葡萄糖、尿素和運作的蛋白仍存在於血液中，如果短時間內又發生第二次溫度驟降，木蛙可以更快的進入狀況，之後再發生第三次、第四次……，木蛙便習慣了這種形式，可以更快的冬眠，並可以撐更久，由俄亥俄州，邁阿密大學科學家發現，在居住美國東部的木蛙和阿拉斯加的木蛙相比，腦內及全身的葡萄糖濃度的可變化量更小，冬眠準備速度也較慢，把兩個不同地區的青蛙放在同樣的低溫下，前者存活率較低，可見這個冬眠機制是可以進化的。

美國隊長是個意外？

由此我們發現，人類要能夠像木蛙活過冷凍過程，有幾個必要的元素

• 冰晶核蛋白
• 尿素、葡萄糖等抗凍劑
• 運作整個機制的基因

而正常人類天生就是少了冰晶核蛋白，也不可能擁有木蛙的基因，所以科學上，美國隊長和酷寒戰士是做了什麼改變來應對冷凍的呢?

在這裡假設超級士兵血清除了有增強人體的激素外，其實是一個雞尾酒式的蛋白質大補帖，把外來可能會用到的蛋白質都加進去了，而冰晶核蛋白便是其中一個（研究人員:博士我們該加些什麼呢？ 艾斯金博士:恩……把這個加進去好了，德國很冷，他可能需要）；另一個可能是，原作中美國隊長除了注射血清外，也經過虛構的輻射線Vita-Ray的照射，來使血清真的有作用，而可能就是這個 Vita-Ray 使得他們體內基因或是植入的蛋白質發生變異，有辦法像木蛙般運作這個循環。

這時可以也探討一下巴奇和美國隊長被冷凍方式的差異。隊長在二戰期間一次意外後就被冰封了 70 年，但他之前毫無被冷凍過的經驗；相反的，巴奇是被九頭蛇特別設計來達成「出任務完後即冷凍，之後再解凍」的人體兵器，而且由於實驗過程並沒有公開，我們可以合理假設巴奇本身已有被冷凍的機制存在，再加上邁阿密大學科學家的研究的作證，他重複被冷凍了很多次，身體應該是已經處於一個可以隨時進入高血糖、高血氮（尿素）的狀態來應對，對巴奇而言，冷凍過程比隊長安全多了。

所以美國隊長身為第一個超級士兵完成品，催生者已不再世上，無從給予說明或幫助的情況下，他還真是命大啊。

參考資料：

• 《Out of the Deep Freeze: Captain America, The Winter Soldier and the Wood Frog》。Scientific America（2014/04/08）
• 《Antifreeze-Like Blood Lets Frogs Freeze and Thaw With Winter’s Whims》。National Geographic News（2007/02/20）
• 《Hibernation physiology, freezing adaptation and extreme freeze tolerance in a northern population of the wood frog》。Journal of Experimental Biology （2013/08/21）
• 《變溫動物過冬》。科學月刊第二十三卷第八期
• Marvel Universe Wiki