http://www.physorg.com/news163253821.html
June 3rd, 2009
當你是個小孩時你的母親將它倒在擦傷的手指以避免感染。當你長大後，你可能甚至用它來漂白你的頭髮。現在，這種屬於非處方藥、無色的液體有另一種可能功能：你的身體也許把過氧化氫（hydrogen peroxide）當成一種特使（envoy）使用，將治癒細胞的軍隊引領（marshals）至受傷的組織。
把斑馬魚（zebrafish）當成一種動物模型使用，在哈佛醫學院系統生物學教授 Timothy Mitchison 的，以及 Dana Farber 癌症研究所 Thomas Look 教授的實驗室中的研究者發現，當這些動物的尾鰭受傷時，爆發的過氧化氫從傷口釋出並進入周圍組織中。由白血球細胞組成的營救團隊對這種化學的信使（herald）產生反應，爬向受傷處，並開始工作。
"我們知道當身體受傷時白血球細胞會現身，已有段時間了，而且這真的是生物學中壯觀的一部份，因為這些細胞在一定距離下偵測到傷口，" Mitchison 說。"但我們還不知道它們對什麼產生反應。我們只是大概知道什麼東西把白血球召喚到這些慢性發炎的地區，不過在孤立物理性創傷的例子中，我們真的不知道這種訊號是什麼。"
這些發現在 6/4 當期的 Nature 上報告。
Philipp Niethammer，Mitchison 實驗室的博士後，以及 Clemmens Grabber，Look 實驗室的博士後，指出這項研究計畫對於治癒傷口並不感興趣。相反的，他們正在研究一群稱為反應性氧族（reactive oxygen species，ROS，活性氧族）的分子。這些小型的、源自氧的分子（過氧化氫是其中一種），在有益與有害之處都有潛力。Niethammer 與 Grabber 只不過對找到方法來偵測某生物體中的 ROS 分子感到好奇。
為了辦到這件事，他們採用一種經改造的基因，那會在過氧化氫出現時變色，並將其插入斑馬魚的胚胎中。一旦胚胎在幾日內進入幼體階段時，這些合成基因會擴散至整個身體，實質上將這種魚「接上線路」，故過氧化氫在任何僻靜之處出現都會發光。
但首先你如何誘使魚兒產生像過氧化氫那樣的活性化學物質呢？
因為白血球細胞已知能產生過氧化氫，一種啟動化學反應的顯著方法將會是在魚兒身上強加一小傷口，當白血球在傷口四周聚集時，接著使用顯微鏡來觀察這種化學作用的模式。不過讓研究者感到十分驚訝的是，他們發現，過氧化氫立即出現在受傷之處，優先於任何白血球細胞到來之前，並迅速散播到鄰近組織中。
他們重複進行這項實驗，這次在斑馬魚中，他們關閉一種蛋白質，那先前背發現能在人類的甲狀腺中產生過氧化氫。過氧化氫不只會出現在受傷之處，當白血球細胞無法對創傷產生反應時也會。
"這真的是我們的「eureka!（我發現了！）」時刻，" Niethammer 說。"我們對於我們能利用這種技術，阻斷過氧化氫的製造，並不讓人感到太驚訝，不過全然在我們預料之外的是：白血球細胞沒有反應。這證明白血球細胞需要過氧化氫來感應創傷，並朝它移動。"
當然，斑馬魚不是人，且我們的基因組雖與這些微小的魚有許多相似之處，但天擇為何已在整個演化系譜（family tree）中保存這種過程卻令人不得其解。儘管如此，這些發現仍在「如何看待人類的狀況（過氧化氫在此也扮演某種角色）」上提供某些概念上的轉移。
"當我們觀察過氧化氫如何在人身上運作時，這真的開始變得有趣，" Mitchison 說。
在人身上，過氧化氫主要在三個地方被製造出來：肺、腸與甲狀腺。因為過氧化氫，以及負責製造其他 ROS 的蛋白質，主要出現在肺部與腸道中，研究者假設：與這些發現相關的人類疾病，將包含任何在肺部與腸道且涉及白血球細胞濃度不平衡的疾病，例如氣喘、慢性阻塞性肺（chronic pulmonary obstruction）以及某些發炎性腸道疾病。
"我們的肺假定應該是無菌的（sterile）；我們的腸根本沒有（細菌），" Mitchison 說。"這些組織一直在製造過氧化氫非常合理。或許在氣喘這樣的例子中，肺上皮細胞因慢性刺激而製造太多過氧化氫。如果我們的發現轉化成人類，將能解釋不恰當的白血球濃度。這無疑是一種值得追尋的問題。"
Mitchison 目前正為研究這種假說打下基礎。
※ 相關報導：
＊ A tissue-scale gradient of hydrogen peroxide mediates rapid wound detection in zebrafish
http://dx.doi.org/10.1038/nature08119
Philipp Niethammer, Clemens Grabher, A. Thomas Look &＊ 科學家發現吸菸如何致癌
Timothy J. Mitchison
Nature advance online publication 3 June 2009
doi: 10.1038/nature08119
＊ 幹細胞在受損肺部活化＝面臨癌症？
＊ 甲型 H1N1 的敏感度與普通砷暴露濃度相關
＊ 頭髮如何由灰變白？
＊ 研究：白血球如千足蟲般移動
＊ 適應寄生生物的免疫基因
＊ 研究者發現垃圾 DNA 的重要角色
＊ 質子通道抑制過敏反應期間的組織胺釋出
＊ NF-kappa-B 起伏攸關發炎性疾病治療
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腸道菌解析／腸道菌 掌控胖或瘦
【聯合報╱台大動物所教授 于宏燦】2009/08/17
走在街上，你一定忍不住會注意進入眼簾的人，是胖還是瘦。瘦身是美容的黃金要素，尤其是現今論斷女子美醜的首要條件。
不過最令人稱奇的，胖瘦和腸道細菌有關。
許多人認為肥胖是因意志力薄弱，無法克制貪吃的結果。最近的研究的顯示，肥胖與基因有關。更進一步，會與個人腸胃道的微生物基因有關，亦即腸胃中的微生物，會影響人體外觀。
人的腸胃道裡有數量驚人的細菌，所有的腸道微生物細胞數目總數超過人類本身的細胞數目。因此，如果我們說的「人體」應該還包括所有腸道菌，亦不為過。
美國聖路易華盛頓大學的研究團隊，分析雙胞胎以及他們母親的腸道菌相。發現腸道菌的多源基因體序列中，存有核心功能的基因群，數量占所有基因體的9成以上，主要是醣類水解以及蛋白質代謝有關的酵素基因。有趣的是，人類腸道菌的功能基因，有人人皆有的核心功能群，但是每個人腸內提供這些基因的細菌種類卻不相同。
研究發現，雙胞胎的腸道菌相最像，母親與小孩間的相似性次之，無親緣關係者的腸道菌相最不像。
另外，肥胖者（BMI≧30）的腸道菌有較多的放線菌（Actinobacteria）和較少的擬桿菌（Bacteroidetes）。
同時，肥胖者體內腸道菌的多樣性偏低，可能是肥胖者提供過多的能量，反而抑制了許多微生物的生長。
從小鼠的試驗也發現，肥胖鼠和正常鼠有不一樣的腸道菌相，肥胖鼠的腸道有較少的擬桿菌，但是含較多的厚壁菌（Firmicutes）。
若將胖鼠和瘦鼠的腸道菌，分別移植到相同的無菌鼠的腸胃道中，結果若移入源自肥胖鼠的腸道菌，會變得較肥胖，表示腸道微生物的組成，確時會影響老鼠的胖瘦。
研究人員從生化分析結果推論，這是因肥胖鼠的腸道菌，從食物攝取能量的效率較高所導致的結果。進一步把這個研究結果應用在人類身上，他們找了一些肥胖自願者，提供低卡路里食物，隨著體重下降，肥胖者的腸道菌相有越來越多的擬桿菌。
目前腸道菌與個人胖瘦關係的研究仍在起步階段，不過現有的成果顯示，未來利用腸道菌治療人們肥胖症，是有可能的。
◆ 腸道菌解析／白蟻腸道菌 可解人類能源荒
【聯合報╱台大動物所教授 于宏燦】2009/08/17
地球上的石油預估40年後即會用罄，但世界人口卻是有增無減，長此以往，能源危機將是無可避免的災難。不過，有學者研究發現，若能突破技術瓶頸，也許腸道菌可能解決能源危機。
台灣大學動物研究所教授于宏燦說，綠能產業中的生質能源是一個急待開發的領地。因為地球上最多的碳水化合物就是存於植物體的纖維素（分子結構與日常飲食中的澱粉類似）。
于宏燦指出，植物體成分約三分之一都是纖維素。可惜的是，人或是其他動物沒有演化出分解纖維素的酶類，不能消化纖維素。唯有微生物擁有纖維素酶的基因，能把纖維素從聚合體轉換成單糖，做為能量的來源。
他解釋，食草性的動物或是啃食木頭的昆蟲，例如牛、白蟻等雖無法消化纖維素，卻在腸道中演化出與微生物巧妙的共生關係，「圈養」一大批微生物，分泌纖維素酶分解食物中的纖維素，釋放的能量，不但供給微生物本身，也被宿主吸收利用。
「要是我們可以找出這些微生物的纖維素酶，再以落葉或是割除的野草為原料，將取得許多能源。」于宏燦說，特別是，白蟻的腸道可稱是世界上最有效率的「發酵槽」，它像牛一樣有好幾個不同的胃，各自儲存不同種類的微生物，可依序打破植物的細胞壁，並進一步催化、分解纖維素成單醣類等，提供白蟻所需的能量。
雖然人類研究白蟻的歷史很長，但還不了解牠們消化道內微生物的特徵與作用，因此美國能源部聯合基因組研究所資助了白蟻腸道菌多源基因組的研究，已取得 7100萬個DNA鹼基序列。發現白蟻腸道中的「密螺旋體」（treponemes）與「絲狀桿菌」（fibrobacters）替白蟻分解纖維素、半纖維素以及木質素等，同時鑑定出500個與纖維素和半纖維素分解反應有關的微生物基因。
于宏燦說，後續的工作就是釐清這些基因所組成的代謝途徑，並製造這些酵素，促成生質能源的創新開發。但目前要將這些研究結果運用到工業上還需時日，因為將白蟻體內微量的高效率產能，放大到工廠化的大型發酵槽可沒那麼容易。
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