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    行為如何影響變動熱環境下的種間關係
    (2023) 詹仕凡; Chan, Shih-Fan
    預測人為的氣候變遷和土地利用改變所導致的熱環境變化將如何影響物種間的交互作用,對於預測物種在面臨全球環境變遷下族群的可持續性至關重要。在本研究中,我們透過建立數學模型,並對共同競爭資源的尼泊爾埋葬蟲(Nicrophorus nepalensis)和麗蠅(Calliphoridae spp.)進行實驗來回答這個問題。我們發現,土地利用的變化(即森林砍伐)導致日溫差的增加,在原本適合埋葬蟲的高海拔山區,加劇了來自麗蠅蛆的種間競爭壓力,導致夜間活動的埋葬蟲的競爭劣勢。此外,我們還透過理論模式說明,開採型競爭對於調節具有不同時間生態棲位的物種間的關係尤其重要,且日溫差會加劇此競爭對夜行性物種的負面影響。另一方面,我們發現森林減少會透過降低尼泊爾埋葬蟲的族群密度,使行合作繁殖的尼泊爾埋葬蟲無法足成大的合作群體,進而降低了它們在溫暖環境下麗蠅競爭的抵抗能力。綜合上述的研究結果顯示,在變動的熱環境中,有兩類不同的行為機制可以調節物種間的交互作用: (1)決定生物體所經歷的熱環境的行為,例如時間的生態棲位;(2)改變生物體的熱生態棲位的的行為,例如合作。我們的研究結果也凸顯了同時從行為和生理兩個角度來預測全球環境變遷下物種交互作用的重要性。
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    線蟲比較基因體學
    (2023) 李宜謙; Lee, Yi-Chien
    none
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    大鼠膀胱病變的機轉及治療策略
    (2023) 鍾政勳; CHUNG, Cheng-Hsun
    膀胱的主要功能是暫存和協助排尿。糖尿病是一種代謝性疾病,會導致許多並發症,包括糖尿病膀胱功能障礙和下泌尿道症狀。與普通人群相比,糖尿病患者中風的風險是普通人群的兩倍。中風是一種疾病,其病因為流向大腦的血流不暢所導致。尿失禁通常是急性半球中風的後遺症。另一方面,環磷酰胺是臨床上用於治療腫瘤疾病的化療藥物。然而,其有毒代謝物會導致出血性膀胱炎和膀胱過度活動。Exendin-4 (Ex-4) 是一種腸促胰島素藥物,已獲准用於糖尿病治療和神經元保護。然而,臨床上需要頻繁注射該藥限制了其應用。我們製備了含有Exendin-4的奈米顆粒 (Ex-4-loadedpoly (d,l-lactide-co-glycolide) nanoparticles, PEx-4) 並研究了對糖尿病大鼠的腦缺血/再灌注誘發的腦損傷和排尿功能障礙的影響。使用鏈脲佐菌素 (streptozotocin) 誘導的第一型糖尿病大鼠進行雙側頸動脈閉塞10分鐘的腦缺血模型,我們比較了Ex-4和PEx-4 對前額葉皮層水腫、排尿功能和氧化壓力的影響,並利用免疫組織化學染色來評估對細胞凋亡、細胞焦亡與細胞自噬作用的影響。電針 (Electroacupuncture, EA) 是一種流行的針灸療法,在傳統經絡理論的基礎上,將針插入體內的穴位並進行最小的電刺激,其中以BL33 (中髎穴,位於人體腰骶部,第三骶後孔中,大鼠則為第二骶後孔中) 為臨床治療中最常用的經絡穴位。我們在環磷酰胺誘導的排尿功能障礙大鼠中使用電針治療評估膀胱中的排尿變化。內源性大麻素主要通過與外周組織、脊髓和大腦中的 G 蛋白偶聯受體、大麻素受體 1型和 2 型結合來抑制傷害感受。兩種大麻素受體也已在小鼠、大鼠、猴子和人類的膀胱中被發現。我們在環磷酰胺誘導的排尿功能障礙大鼠中探討AM251(一種大麻素受體 1型拮抗劑)評估膀胱中的排尿變化。結論,具有更強抗氧化活性和持久生物利用度的 PEx-4 通過抑製糖尿病大鼠的氧化壓力、內質網壓力、細胞凋亡、細胞自噬和細胞焦亡信號傳導,有效改善腦缺血/再灌注誘發的腦部和膀胱損傷。另外,電針治療和AM251(一種大麻素受體 1型拮抗劑)可改善 CYP 誘導的大鼠模型中的排尿功能障礙。
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    聚苯乙烯奈米塑膠對斑馬魚 (Danio rerio) 胚胎的影響
    (2022) 甘富信; Kantha, Phunsin
    塑料是日常生活中使用最廣泛的材料,疏忽的垃圾管理導致環境中的數量不斷增加。值得注意的是,納米塑料(NPs; 直徑從 5 到 100 納米的微小塑料碎片)難以追踪,並已成為 21 世紀的主要污染源。聚苯乙烯 (PS) 是環境中最普遍的納米塑料之一。在實驗室中,PS-NPs 已被證明可以穿透皮膚並積聚在魚胚胎的器官中。然而,人們對 PS-NPs 對魚胚胎皮膚功能(如離子調節和側線感覺)的潛在影響知之甚少。在本研究中,斑馬魚胚胎被用作動物模型來探索 PS-NPs 可能對魚胚胎造成的毒性作用。在本研究的第一部分,斑馬魚胚胎暴露於三種不同大小的 PS-NP(25、75 和 200 nm)中 96 小時或 120 小時。分析了幾類毒性終點,包括發育形態(體長、身體彎曲、體節長度、眼睛大小、心包腔大小和卵黃囊大小)、身體活動(運動活動、視運動反應和強硬誘發反應)和側線感覺(毛細胞數量和形態)。此外,還檢測了神經標記基因(ache、syn2a 和 mbp)和眼睛發育基因(pax6a, pax6b, otx2, 和 rx1)的 mRNA 表達。結果表明,50 mg/L 的 25 nm PS-NPs 在所有的毒性終點均引起顯著的不良反應,表明胚胎發育遲緩和異常,身體活動和感覺毛細胞也顯著受損。在 25 mg/L 的 25 nm PS-NPs 下,只有身體活動和毛細胞顯著受損。在 10 mg/L 的 25 nm PS-NPs 和 75 和 200 nm PS-NPs 的所有濃度下,大多數毒性終點的影響是不顯著的。在本研究的第二部分,斑馬魚胚胎暴露於 25 nm PS-NPs 96 小時,以測試 PS-NPs 對皮膚細胞(離子細胞和角質細胞)離子調節功能的影響。暴露於50 mg/L PS-NPs後,胚胎皮膚細胞的離子(Na+、K+和Ca2+)含量和酸/氨排泄量顯著下降。皮膚角質形成細胞的頂端結構在 10、25 和 50 mg/L 時受損。離子細胞的數量和線粒體活性在 25 和 50 mg/L 時降低。 CellROX 染色顯示的活性氧 (ROS) 水平顯示離子細胞和角質形成細胞都處於氧化壓力狀態。 PS-NPs 降低了抗氧化基因(sod1、sod2、cat 和 gpx1a)的 mRNA 表達,並促進了細胞凋亡相關基因(casp3a)。綜上所述,本研究表明 PS-NPs 可能抑制抗氧化反應並誘導氧化應激,導致線粒體損傷和離子細胞死亡,最終損害皮膚功能,包括離子攝取、pH 調節和氨排泄。本研究揭示了 PS-NPs 可能對魚胚胎造成的潛在風險以及 PS-NPs 可能從分子和細胞到個體水平的毒理學機制。
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    茄鐮孢菌複合種感染海龜之致病相關基因體學
    (2022) 何芷蔚; Hoh, Zhi Wei
    none
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    鯊魚皮齒的演化與功能形態
    (2023) 戴芮琪; Rikke Beckmann Dahl
    None
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    迷樣甲殼類Y幼體的系統分類與多樣性(帶甲下綱)
    (2022) 黎古拉; Dreyer, Niklas
    神秘的甲殼類「Y幼體」(帶甲亞綱;Facetotecta)一直是一個難以理解的無脊椎動物類別,現時學界對其所知甚少。該類別的成體為何、生殖週期、物種多樣性、以及演化史等多方面,均屬未知的領域。現時本亞綱只包括17個物種,而公開可用的基因序列少於30筆,且假定於未知的宿主體內作相當特化的寄生。由此可見,其生物學和生命週期有待更深入研究。本研究利用形態學及分子生物學證據進行供迄今為止對Y幼體最全面的調查。在簡要的引言(第 1 章)之後,我們回顧了過去一百多年的文獻,並敘述已知的生命週期階段(第 2 章)。進階的顯微鏡映像顯示,最終的幼體階段的形態源自自游泳能力優秀的構造演化而來。該階段的幼體具角質的鉤及刺,假定用於附著,但體節(segments)的分化、功能上的腸道(functional gut)、附肢、眼睛,且更重要的卵母及精子細胞,仍然缺如。與其他寄生藤壺的生命週期進行比較,本研究確定Y幼體為寄生物種。我們揭示Y幼體分布於全球海域,自海面至5600米水深均有採獲,且可能在產地大量出現,且多樣性相當豐富,結果闡釋了該類別於海洋生態系統中扮演重要卻完全被忽略的角色。現時Y幼體的可用分子數據非常缺乏。截至目前為止,僅有兩個物種進行過較保守核基因的定序,而大多數其他的分子生物數據均是採自未存證的(unvouchered)標本的「幽靈」序列。故此,重新建構作業流程,以提高幼體以形態和分子證據的鑑定比率,為當務之急。於第 3 章中,我們開發並提供全新的標準流程,當中先以視頻記錄幼體發育過程直至最後一個浮游階段結束,並在提取基因後保留幼體的蛻皮作憑證,務求確保日後可以新設計的定序引子(primer)對數千個於核醣體(ribosomal)和蛋白質編碼(protein-coding)基因的核苷酸(nucleotides)進行定序作業。 論文的第 4 章邁出了釐清帶甲亞綱演化(建構「生命之樹」)的第一步。從首次採到的單個標本提取的多個基因座(locus)的序列,得出的親緣關係結果,顯示五個主要的演化分枝,當中包括至少48個形態相異的型態,而採自日本及台灣四個港口的標本中,更鑑別出多達一百個「物種」(分子操作分類單位;Operative Taxonomic Unit)。這些尚未釐清的隱存種(cryptic species)在結構和系統發育上相當多樣,於當前的分類系統中同歸一屬,顯示該類群的系統複雜性被嚴重低估。我們的數據表明,在主要演化過程中,攝食(浮游生物)性的無節幼體(nauplius)很可能是祖先型的特徵,而於不同分枝出現的卵黃攝食食性(lecithotrophy),則獨立出現,是趨同演化的結果。由於前者可容讓浮游幼體作遠距離漂流,結果亦初步顯示廣泛的幼體分布在物種的適應輻射及多樣化的過程中起關鍵作用。全球的Y幼體多樣性仍是未知數。於第 5 章中,以 PacBio long-read iso-form、Illumina amplicon sequencing 及 Sanger sequencing 定序方法,從採獲的標本中,本研究的結果闡明帶甲亞綱未知的的多樣性。此外,透過檢視公開的環境基因高通量分子條碼(eDNA metabarcoding)數據,結果顯示帶甲亞綱的多樣性擴展到135至155個潛在「物種」,其中至少有108個於瀨底島(Sesoko Island)珊瑚礁系統周圍採獲,因而推測Y幼體於當地生態系統可能發揮的角色。最後,本研究以全基因組序列數據(genome-wide sequence data)及一系列泛甲殼動物(Pancrustacean)基因組,闡明帶甲亞綱於藤壺分類系統中的位置。以超過59,000個氨基酸位點推估的系統發生樹顯示高節點支持值(nodal support),表明帶甲亞綱是了蔓足類(藤壺)早期演化的姐妹分類群(sister group),且結果亦與現時認知的泛甲殼類演化吻合。由此可見,Y幼體與個別藤壺類別相似的生命週期與寄生的生活方式,是趨同演化的結果。 於第 6 和第 7 章,我們將這些新理解引申至更廣的層面,並評估藤壺入侵宿主的演化機制。第 6 章假定鯨魚藤壺具獨特的依附結構,以應對極端的生活方式。考慮鯨魚藤壺與分布於岩岸的藤壺的幼體,在體節及剛毛等型態上相當一致,因此推翻上述假定,進而支持藤壺的介蟲形幼體(crypid larva)能有效適應多變的生存環境,可被理解為型態上的「高原」(adaptive plateau)。上述觀點有助於解釋藤壺相當廣泛的生態地位。 於第 7 章,我們以珊瑚藤壺考量同樣的問題。對13種珊瑚藤壺入侵宿主以錄像視頻作觀察,結論指出兩個親緣關係相距甚遠的演化分枝至少於兩億年前經已分化,而幼體第一觸角呈獨特的矛形,與貫穿宿主上皮的機制相關。以共生變態發育成成體,本研究以祖先狀態模擬(ancestral state modelling)表明,幼體的表型和行為亦是趨同進化的結果。透過獨立的演化歷程,藤壺能適應堅硬底質,進而入侵並寄生於不同的活體宿主。 本研究為鮮為人知的帶甲亞綱提供了新的見解,而提供的數據不僅為日後發現Y幼體奠下基礎,亦為無脊椎類幼體的演化生物學提供更深入的理解。
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    打鬥勝敗經驗對攻擊性以及其與相關行為、生理和生活史特徵關聯性之影響
    (2022) 陳昱儒; Chen, Yu-Ju
    動物攻擊性的展現和個體本身的生理、形質及生活史特徵有關。攻擊性較高的個體通常在生理特徵上有較高的基礎代謝率、較高濃度的睪固酮與皮質醇;且伴隨其代謝率,個體在形質特徵上,有著較大的體型與器官組織,在生活史特徵方面,則可能是在能獲得較多食物的情況下,生長較快。動物的攻擊性也會與外在因子有關。像是個體近期有過的獲勝/落敗經驗時,其下次打鬥時有較高/較低的攻擊性(勝/敗者效應)。據以上所述,個體的攻擊性會隨著內在與外在因子改變而展現出適應性。動物攻擊性的展現也被發現會和其他行為有關。像是攻擊性較高的個體比較勇敢、有較高的進食傾向。同時,動物的攻擊性也被發現具有一致性。前人提出生活步調假說,認為動物的行為、生理、形質與生活史特徵為成套地相互有關,且會一同演化。生活步調假說預期,生活步調較快的個體,在行為上會具較高攻擊性和勇敢程度。此假說也預期生理與形質特徵上會有較高的基礎代謝率、較低的壓力反應,及相對較大的器官組織,來支持個體的較高攻擊性與勇敢程度。因此,生活步調假說也被前人認為可被應用來解釋攻擊性和其他行為有關,且有一致性的情況。過去有許多研究呈現勝敗經驗對攻擊性的影響,也有許多研究檢測個體攻擊性和其自身因子之間的關係。然而,尚未有研究探討,倘若攻擊性和個體自身因子有關,當勝敗經驗會改變個體攻擊性時,是否會一併改變這些與攻擊性有關的特徵,或是改變這些特徵間的關聯性。因此,我以北美紅樹林鱂魚(Kryptolebias marmoratus)為研究對象,針對其攻擊性,欲探討打鬥勝敗經驗對攻擊性及其相關的行為、生理與生活史特徵的影響,並進一步探討打鬥勝敗經驗是否會影響個體攻擊性與其生理、生活史特徵的關聯性。北美紅樹林鱂魚在野外與飼養環境皆會展現攻擊性,其攻擊性已被發現會受打鬥勝敗經驗影響。前人研究也顯示,在此魚中,打鬥能力較差的個體,打鬥勝敗經驗對其攻擊性的影響可能比較強。此魚的攻擊性也被發現與其耗氧量、睪固酮與皮質醇濃度呈現正相關。此外,北美紅樹林鱂魚其雌雄同體、自體受精的特性,可自成不同品系,也能在研究中利於控制其遺傳背景。有研究比較有著不同生活步調(性成熟速度)的品系,發現生活步調越快的品系,能量消耗越快,對乾旱環境的耐受度越低。這些研究皆顯示此魚相當適合用來回答本篇論文的研究目的。本篇論文共四章。我於第一章回顧與動物攻擊性展現有關的文獻,包含和個體攻擊性展現有關的自身因子、打鬥勝敗經驗對個體攻擊性的影響以及探討攻擊性展現有所限制的相關理論。在此章節,我也同時介紹北美紅樹林鱂魚其攻擊性的相關研究,並陳述本篇論文的目的及欲回答的問題。在第二章,我先探討個體攻擊性隨打鬥勝敗經驗改變的狀況是否會因個體本身的狀況而有所不同。在此研究中,實驗個體被給予指定的勝敗經驗後,測量其攻擊性於打鬥經驗處理前後的變化量。同時也檢測個體本身的狀況,包含打鬥能力、打鬥經驗處理前後的攻擊性、勇敢程度與耗氧量。此章主要結果顯示,打鬥能力較好的個體,在落敗經驗處理後,其攻擊性顯著下降。另外,本章結果也顯示,不論於打鬥經驗處理前或後,攻擊性越高的個體,其勇敢程度與耗氧量也都越高,代表此三個特徵在不同時間測量都有相關性。初步瞭解打鬥勝敗經驗對攻擊性的影響之後,我於第三章探討打鬥勝敗經驗是否影響個體攻擊性和行為(勇敢程度與進食行為)、生理(耗氧量、睪固酮與皮質醇)、形質(身體質量與鰓、肝臟與肌肉組織重量)與生活史特徵(產蛋量與生長速率),以及這些特徵之間的關係。同時,本章也檢測個體攻擊性與相關特徵之間的關聯性是否符合生活步調假說的預期。本章主要結果顯示,打鬥勝敗經驗僅影響攻擊性,不影響其他行為(勇敢程度與進食行為)、生理(耗氧量、睪固酮與皮質醇)與形質(身體質量),也不影響攻擊性與行為、生理、形質與生活史特徵間的關聯性。在本章中,特徵間關聯性的結果顯示,攻擊性越高的個體有較少的肌肉量且生長較慢。這樣的關係不符合生活步調假說的預期,且可能和能量有限的情況下,須對攻擊性與生長有所取捨有關。綜合第二章與第三章的結果,本篇論文顯示,打鬥勝敗經驗雖會影響攻擊性,但是並不改變攻擊性與及其相關特徵間的關聯性。針對此結論,我於第四章提出建議,未來可以透過研究與打鬥能力、能量代謝相關的生理路徑或機制,進而瞭解攻擊性與和其相關特徵之間的關聯性如何構成。
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    探討漸進式熱預處理以及缺血預處理於大鼠心肌缺血再灌流損傷之保護作用
    (2022) 陳玥希; Chen, Yueh-Hsi
    缺血性心臟病是世界主要致死原因之一。當冠狀動脈遭到堵塞時,產生急性心肌梗塞,導致血管下游組織缺血、供氧減少而促使心臟組織走向死亡。對於這樣的清況,公認的治療方法為通過原發性冠狀動脈介入治療來恢復血流使其恢復含氧。然而,恢復含氧血流卻相反地會誘導心肌細胞死亡並增加梗死面積,從而降低其效益,這便是所謂的缺血/再灌流損傷。心肌可以藉由預處理、後處理和藥物預處理達到保護效果。全身性的漸進式熱預處理(PTP)可能具有產生抗氧化壓力的心臟保護作用,可有效減少細胞凋亡,並降低缺血/再灌流損傷的情形。在缺血預處理(IPC)的部分,長期缺血前給予短時間的缺血處理已被公認為有效預防缺血/再灌流損傷的心臟保護機制之一。熱預處理和缺血預處理這兩種不同的預處理類型都可以提供心血管保護,任何一種應用都可以在心肌I/R損傷後保持心臟微血管的功能和結構完整性。然而,在 PTP 中更有效的保護作用仍有待探索,例如三重漸進式熱預處理 (3PTP),它能夠提供比單一熱預處理更有效的心血管保護,並可能維持缺血/再灌流損傷後心臟微血管的功能和結構完整性。與細胞凋亡、自噬、壞死等其他形式的細胞死亡不同,依賴鐵的程序性細胞死亡是一種新型的細胞死亡方式,也是包含心血管疾病、I/R 損傷等疾病研究的新指標。在本次研究中,我們應用了兩種不同類型的預處理,3PTP 和 IPC分別來保護心臟功能,旨在研究它們對心臟 I/R 中心肌結構、細胞凋亡、炎症和鐵凋亡的保護機制。在心肌缺血/再灌流損傷模型當中,大鼠通過閉塞冠狀動脈左前降支使其經歷60分鐘的缺血然後疏通血管再灌注240分鐘,並同時檢測血流動力學參數,包括心電圖、微循環、心率、左心室舒張末期壓、心室腔內壓力的心室血壓的最大上升速率 (+dp/dt) 和血壓最大下降速率 (-dp/dt)。心肌梗塞的大小通過 Evans blue-TTC 染色方式檢測。通過西方墨點法和組織免疫染色確定預處理誘導的生化保護機制。在我的結果中顯示心肌缺血/再灌流會抑制心臟的微循環,誘導心電圖 S-T 段升高,增加鐵依賴性細胞死亡模式發生、紅血球聚集、白細胞和巨噬細胞/單核細胞浸潤、梗塞面積增加、白血球生長因子和TUNEL檢測的陽性反應增加。而在接受預處理的保護方法後能產生抵抗心肌缺血/再灌流傷害的心臟保護效果,包含+dp/dt的數值回升,左心室舒張末期壓改善,紅血球、白血球浸潤現象和TUNEL檢測的陽性反應減低,心臟組織破碎化和梗塞面積降低,以及鐵依賴性細胞死亡指標蛋白減少。總言之,本研究確定了 IPC在 I/R 誘導的心臟損傷的情況下,能提供對抗鐵依賴性細胞死亡的心臟保護作用。以及,經過改良的 3PTP 可能通過 Bag3 介導的受損心臟結構和功能完整性的保護機制,對 I/R 損傷的心臟提供了防禦效果。因此可認為,三階段式熱預處理(3PTP)及缺血預處理(IPC)的治療方式能減輕心肌缺血/再灌流傷害下的左心室結構惡化和功能障礙。
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    臺灣野生酵母菌之族群遺傳基因體學
    (2022) 李佳燁; Lee, Tracy Jiaye
    none
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    顆粒性白血球群落刺激因子於慢性壓迫性神經損傷大鼠之止痛機轉
    (2022) 廖洺鋒; Liao, Ming-Feng
    位於周邊神經,背根神經節 (dorsal root ganglia,DRGs)及脊髓背角細胞(spinal dorsal horn,SDH)的各種不同發炎性介質,包含μ類鴉片受體 (mu-opioid receptor,MOR)、促炎性/抗炎性細胞素(pro-inflammatory/anti-inflammatory cytokine)、趨化素(chemokine)、小分子核糖核酸(microribonucleic acid,microRNA)和磷酸化-p38 (phospho-p38,p-p38) 在神經性疼痛的生成均伴有重要的角色。此外,細胞自噬(autophagy)及細胞凋亡(apoptosis)也調節了神經性疼痛的形成。顆粒性白血球群落刺激因子 (granulocyte colony-stimulating factor,G-CSF) 是一種生長因子,可刺激周邊血液中顆粒性白血球的形成,對神經性疼痛有鎮痛的作用。它是經由聚集含鴉片類物質的白血球到受損神經處,並抑制DRGs上的pro-inflammatory cytokine來達成止痛效果。此外,G-CSF也以多種方式對microRNA的表現、autophagy及apoptosis的活性產生影響。然而,G-CSF詳細的鎮痛機轉,以及pro-inflammatory cytokine、chemokine、microRNA、autophagy和apoptosis在慢性神經疼痛形成中的角色則尚未完全明瞭。因此,我們藉由動物疼痛行為測試,西方墨點法,酵素免疫分析法和免疫組織化學方法在神經損傷後的不同時間點(分別為神經損傷後1、3 和 7 天)分析假手術,接受與非接受G-CSF治療的慢性壓迫性神經損傷大鼠之受損周邊神經及DRGs上MOR、pro-inflammatory cytokine、chemokine、microRNA、autophagy和apoptosis蛋白質,及SDH上p-p38和pro-inflammatory cytokine的表現。結果顯示,在神經損傷後給予單次全身性的G-CSF治療後,可在神經受傷的初期促進受損周邊神經及DRGs上的MOR、microRNA-122、和細胞自噬蛋白質(autophagy protein: microtubule-associated protein light chain 3-II ,LC3II)的表達。然後這一系列的變化不但抑制了DRGs上的pro-inflammatory cytokine及chemokine (monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)的表現,並且在神經受傷的後期抑制了DRGs上的apoptosis蛋白質的表現,以及抑制SDH上的p-p38、pro-inflammatory cytokine (interleukin-6,IL-6) 的活性;唯增強了SDH上anti-inflammatory (interleukin-4,IL-4)的表現,藉此減輕神經性疼痛。因此,G-CSF 可以作為調節受損周邊神經、DRGs、SDH上pro-inflammatory cytokine、chemokine、microRNA、autophagy和apoptosis蛋白質表達的藥物,並進一步成為具有治療神經性疼痛潛力的藥物。然而,autophagy的神經性疼痛調節作用具有時間依賴性,必須在pro-inflammatory cytokine達到誘發神經性疼痛的閾值前的神經受傷初期階段,增加autophagy活性才可以有效抑制pro-inflammatory cytokine和apoptosis蛋白質的表達,藉此緩解神經性疼痛的進一步的發展。
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    翡翠樹蛙之雌雄生殖策略
    (2023) 鄭元誠; Cheng, Yuan-Cheng
    性擇(sexual selection)透過雄性競爭(male-male competition)以及雌性選擇(female choice)來影響個體的生殖成功。性擇理論預期雄性和雌性通常採取不同的生殖策略來增加自己的生殖成功:雄性會尋求較多的交配機會,而雌性則會挑選較高品質的配偶。群聚展示(lek-breeding system)的物種,雄性會聚集到特定地點進行行為或者鳴叫聲的展示來吸引雌性,雌性會在展示場(lek)中透過比較雄性的展示來挑選牠們的配偶。持久力競賽(endurance rivalry)(一種雄性之間不直接互動的競爭機制)和雌性選擇(female choice)在展示場生殖系統中是兩個重要的的性擇機制,這兩種機制造成雄性間之間的交配成功有所不同。持久力競賽指的是雄性透過提高自己在展示場的出席率來增加自己的交配機會。持久力競賽假說(endurance rivalry hypothesis)認為因為較高品質的雄性才有能力較多次數的出席展示場進行展示,雌性在隨機交配的情況下,仍然有機會跟高品質的雄性交配,因此雌性不需要有選擇性。而優良基因假說(good gene hypothesis)則認為,雌性可以透過選擇展示誇張或精緻的形態或行為特徵的雄性作為配偶來把優良的基因傳給自己的子代。因為製造身上的裝飾形態或者展示行為是耗能的,所以這些特徵能夠反映出雄性本身的品質。但在同一個物種上,雄性的持久力競賽以及雌性選擇這兩個機制對於雄性交配成功的影響很少被同時探討。此外,當雄性與雌性各自的生殖策略不同時,為了最佳化自己的利益,可能就會造成性別之間的衝突(sexual conflict)。在群聚展示的物種中,雌性會在展示場出選擇最佳的雄性來把優良的基因傳給子代。雌性如果是因為雄性的強迫,而被迫接受不偏好的配偶而造成一雌多雄交配(polyandrous mating),對雌性來說,會承受到間接遺傳上的代價(indirect genetic costs),因為牠一部分的子代將會被品質較低的雄性所受精。在這樣的狀況下,一雌多雄交配的雌性所產下的子代會有較低的適存度(fitness)。然而,一雌多雄交配可能可以提供雌性利益。其中一個適應性的假說認為,參與一雌多雄交配可以讓雌性獲得較高受精率的利益(受精保險假說)(fertilization insurance hypothesis)。雖然在一些群聚展示的物種已經發現有一雌多雄交配的行為,但針對一雌多雄交配對於雌性的利益或代價的研究還很少。因此,我以群聚合唱生殖(lek-chorusing)而且被觀察到有一雌多雄交配的行為的翡翠樹蛙(Zhangixalus prasinatus)為研究對象,探討持久力競賽以及雌性選擇對於雄蛙的交配成功的重要性,亦探討雌蛙參與一雌多雄交配是否會承受代價或者獲得利益。本研究分為四個章。在第一章,我介紹雄性以及雌性的生殖策略,當中包含雄性競爭以及雌性選擇如何影響雄性交配成功的假說,以及一雌多雄交配如何對雌性造成利益及代價的假說。在這一章,我也敘述翡翠樹蛙的生殖行為,以及本論文的研究目的。第二章,我研究持久力競賽以及雌性選擇如何共同的影響雄蛙交配成功,以及如何影響雄蛙的形態。主要的結果顯示:(1)雄蛙的展示場出席和其本身的體長大小和身體狀況有正相關,且展示場出席叫高的雄蛙有較高的交配成功,(2)雄蛙宣告叫聲的主音頻(dominant frequency)和其本身的體長大有有負相關,且叫聲主音頻較低的雄蛙有較高的交配成功,(3)雄蛙的體長大小和交配成功有不顯著的正相關,但身體狀況跟交配成功無關,(4) 雌蛙在二選一聲音回播實驗中顯示,對於較低音頻的雄性叫聲有顯著的偏好。整合來說,持久力競賽以及雌性選擇都在雄蛙的交配成功上扮演重要的角色,且這兩個機制都與雄蛙的形態特徵有關連。第二章,我研究一雌多雄交配是否對於雌蛙造成代價或者提供利益。我檢測一雌多雄交配是否造成子代的適存度降低(代價)以及一雌多雄交配是否增加窩卵的受精(利益)。主要結果顯示:(1)一雌一雄交配的窩卵和一雌多雄交配之間的窩卵之間的胚胎存活率、子代的存活、生長與發育(跟適存度相關的表現)沒有顯著差異,(2) 一雌一雄交配的窩卵和一雌多雄交配之間的窩卵之間的受精率沒有顯著差異,(3)一雌多雄交配後的窩卵具有多重父子關係(multiple paternity),且主要雄蛙(被雌性選擇的雄蛙)的子代較周圍雄蛙(未被雌性選擇的雄蛙)多。整合這些結果顯示,參與一雌多雄交配的雌蛙沒有遭受到間接遺傳上的代價,也沒有獲得受精保險的好處。而這些結果也顯示了雄蛙如果沒有被選擇成為主要雄蛙,加入已配對的交配組合成為周圍雄蛙,是一個替代性的生殖策略(alternative reproductive tactic)來獲得生殖成功。周圍雄蛙可以從一雌多雄交配中獲得利益,而雌蛙沒有從一雌多雄交配中獲得任何利益。因此,我推測翡翠樹蛙的一雌多雄交配,是由雄蛙為了獲得生殖成功而造成的。第四章,我總結本研究第二、三章的結果,並提出未來進一步對於翡翠樹蛙的性擇研究方向的建議。
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    都會白鼻心的繁殖記錄、活動範圍與活動模式
    (2023) 林品萱; Lim, Pin Xuan
    隨著都市用地急劇擴張,許多動植物逐漸適應並進駐都市地區。良好的都市野生動物管理政策將有助建立生物多樣性友善的都市,保障居民福利之餘亦提供環境教育機會。白鼻心是近年來頻繁出沒都市之哺乳動物,然而我們對其在都市的生存現況所知甚少。本研究第一部分分析台中市野生動物保育學會的歷年救傷資料,顯示近10年來白鼻心在都市地區的數量顯著增多,甚至不少個體成功在人口稠密的地區築窩繁殖,且築窩地點的地景組成有超過90%為人工建物。都市的白鼻心繁殖季節為春季至秋季,並以春季為主要的繁殖季節。白鼻心成體的主要死因為犬隻攻擊和車禍,而幼獸的主要救傷原因為母獸遺棄。犬隻攻擊和車禍數量不僅居高其首,其死亡率更達百分之百。了解白鼻心於都市的習性與棲地選擇將有助於建立有效的野生動物管理政策,進而減少都市白鼻心與人之間的衝突。因此本研究的第二部分在台北市蟾蜍山一帶設立研究樣區,架設自動相機監測白鼻心於淺山及相鄰社區的活動。同時利用無線電發報器追踪四隻白鼻心,以了解都市地區白鼻心的活動範圍、活動模式與所偏好之棲地。從自動相機的資料來看,午夜為都市白鼻心最活躍的時間,其活動高峰落在22:00到03:00之間。以最小凸多邊形及核密度分析方式計算白鼻心的活動範圍,得出白鼻心的平均活動範圍面積分別為11.44 ± 3.23公頃及17.87 ± 5.34公頃,遠小於過去研究於對自然環境族群進行的追踪結果。此外,追踪結果顯示,白鼻心於白天的活動範圍完全局限於夜晚的活動範圍內,且一天之間僅使用總活動範圍的一小部分。個體間的活動範圍有著高度重疊。建築物為白鼻心活動範圍中最常見的地景組成,且有兩隻個體顯著偏好利用建築物及其周遭的環境。所有白鼻心皆顯著驅避道路及裸露地,顯示道路是都市棲地破碎化的主因。本研究提供了白鼻心入住都市環境的證據及其面臨的威脅,此資訊將對建立野生動物管理政策有所助益。為減低都市白鼻心的死亡率及預防伴侶動物與野生動物之間密切接觸可能導致的傳染疾病,遊蕩犬貓的管理刻不容緩。同時也應向民眾傳遞與野生動物接觸時的正確行為,維護當地居民和野生動物的安全。
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    禽類IgY抗體在新冠病毒之保護、預防與檢測研究
    (2023) 葉嘉翠; Yeh, Chia-Tsui
    因應對生物醫學研究的需求,實驗動物的福祉及符合動物實驗3R的要求日益提升。過去以小鼠、兔子、山羊、牛、馬…等傳統動物模式來產製多株抗體的方式,將被嚴格的監督、要求與限制。所以尋找取代動物抗體產製的新方法及動物模式,成為一個非常重要的課題。蛋黃免疫球蛋白(yolk immunoglobulins,IgY),是卵黃中唯一的免疫球蛋白,以動物種源發生學的距離,哺乳類與鳥類的同源性低的優勢,可以產生具有高專一性的抗體,在某些免疫分析中,常用雞卵黃 IgY 替代哺乳類 IgG。IgY 特殊的分子結構與哺乳類免疫球蛋白略有差異,以至於不會引發有害人體的補體反應,也不會與類風濕性因子(rheumatoid factor)結合,也不會與哺乳動物的 IgG 產生交互作用(cross reaction)。只要收集免疫抗原後的雞蛋,加以純化取得卵黃中的抗體即可,不用犧牲動物或是長期侵入性的抽血取得動物血清。雞卵黃具有非侵入性、可持續高產量、飼育及純化成本低的種種優點,成為本研究中產製多株抗體的首選動物模式。本研究以抗原免疫蛋雞後,待蛋雞血清中專一性抗體濃度升高後,將蛋雞產出的雞蛋進行卵黃 IgY 抗體的純化,並進行抗體的專一性及靈敏度測試。本研究以新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)之刺突蛋白(又稱棘蛋白)(spike protein or S protein)蛋白次單元蛋白 S1、S2 誘發的 IgY 中和抗體,在 Vero E6 細胞株的感染中和力試驗中證明具有良好阻抗病毒的效果,進一步在倉鼠鼻滴定病毒感染試驗中,一次性投予抗 S 蛋白之 IgY 中和抗體,能有效降低新型冠狀病毒感染及病徵的嚴重程度。而 SARS-CoV-2 新型冠狀病毒抗N(nucleocapsid proteins;核殼蛋白)蛋白 IgY 抗體,則可專一且靈敏的於 11 株人類常見的呼吸道病毒試驗的酵素結合免疫吸附分析法(ELISA)試驗中,在 100~1000 個病毒的狀態下,檢測出 SARS-CoV-2 的病毒株。結果顯示誘發的 IgY 抗體具有高抗體效價特、專一性及中和力價。本研究亦誘發抗 SARS-CoV-2 病毒的 IgY 抗體,並且利用 IgY 抗體進行 ELISA、Western Blot、IHC、IF 等試驗的運用。總而言之,本研究證明了 IgY 抗體具有抵抗呼吸道傳染性病原的能力,可發展成具阻抗病原感染的預防和治療的中和性抗體藥品,及發展成更優良的檢測工具。
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    尿液嗜中性白血球明膠酶相關運載蛋白之分泌與轉譯後修飾對體染色體顯性多囊腎病細胞與囊泡之影響
    (2023) 羅姝雯; Lo, Shu-Wen
    多囊性腎臟疾病(Polycystic kidney disease, PKD)是最常見的腎臟染色體遺傳疾病,主要可分為體染色體顯性多囊性腎臟病(ADPKD)與體染色體隱性多囊性腎臟病(ARPKD)兩型。ADPKD主要是PKD1基因與PKD2基因,少數由GANAB基因突變所引發,促使腎小管上皮細胞異常增生。PC1和PC2形成複合體調節Ca2+離子通道,改變細胞內Ca2+離子濃度,進而影響下游訊息傳導途徑。此疾病之病徵為腎臟有充滿液體的囊泡(cyst)堆積,隨著疾病進程增加,囊泡體積的擴大會壓迫腎臟周圍組織,最終會導致腎功能的衰竭。目前,美國食品藥物管理屬(U.S. Food and Drug Administration, FDA)唯一核准ADPKD用藥Tolvaptan,做為vasopressin V2 receptor的拮抗劑來抑制囊泡生長,然而藥物伴隨肝毒性之風險以及昂貴的金額支出。實驗室先前研究發現,在ADPKD(Pkd1L3/L3)模式小鼠試驗(in vivo)、細胞試驗(in vitro)上透過基因技術使ADPKD鼠在腎臟中大量表現或細胞內大量產生嗜中性白血球明膠酶相關運載蛋白(NGAL),皆可減緩囊泡增大速度。NGAL是一個22 kDa的分泌型蛋白,在臨床上為腎損傷之指標。本研究結果顯示,過度表達分泌型和非分泌型mNgal單株細胞均可減緩囊泡增大。然而,目前還沒有足夠的證據表明其對ADPKD的作用機制。我們的研究也另外揭示了ADPKD細胞中,過度表現分泌型Ngal可透過促進細胞凋亡與上調Rb信息傳導途徑抑制細胞增生。此外,ADPKD細胞在添加帶有轉譯後修飾之倉鼠卵巢細胞 (Chinese Hamster Ovary, CHO)所生產的mNgal蛋白以及含有mNgal的條件培養基後,對囊泡生長具有緩和效果。希望這些成果未來可以為ADPKD提供新的治療策略。
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    使用Aβ折疊報告細胞篩選靶向ERK及AMPK/EEF2K訊息的合成化合物作為新穎阿茲海默症治療策略
    (2023) 祁舜慈; Chi, Shun-Tzu
    阿茲海默症(Alzheimer’s disease, AD)是一種與年齡相關的神經退化性疾病,會逐漸的破壞記憶力以及學習能力,其主要病理特徵有大腦中β-澱粉樣蛋白(Aβ)堆積形成的斑塊,以及過度磷酸化tau蛋白所形成的神經纖維纏結。其中Aβ的堆積會損害神經元的突觸可塑性、增加細胞內的活性氧物質,並對神經元造成損害,因此開發AD藥物的其中一種方法,便是防止Aβ的堆積或阻斷Aβ寡聚體的神經毒性。研究有發現,在AD患者的CA1腦區中,編碼核糖體蛋白的基因受到異常的調節,其中與蛋白質的合成有關的真核延伸因子2 (Eukaryotic elongation factor 2, EEF2)在AD疾病中出現下調。EEF2在神經元的存活中起到重要的作用,可維持突觸可塑性。在真核細胞轉譯的過程中,EEF2的活性受到嚴格的控管。真核延伸因子2激酶(Eukaryotic elongation factor 2 kinase, EEF2K)藉磷酸化EEF2的T56位點抑制其活性,來調控轉譯的過程。EEF2K的活性受多種訊息路徑調控,如AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)及細胞外訊息調節激酶(Extracellular-signal regulated kinase, ERK)。AMPK的訊息傳導可透過磷酸化S398位點來活化EEF2K,促使EEF2磷酸化失活,從而減少蛋白質合成;而ERK可透過磷酸化S366位點來抑制EEF2K的活性,使EEF2去磷酸化活化,來促進蛋白質的合成,如:腦源性神經營養因子(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)。本論文利用Aβ折疊報導細胞Aβ-GFP SH-SY5Y細胞,探究吲哚衍生物(Indole derivatives: NC009-1, -3, -6, -11)及香豆素衍生物(Coumarin derivatives: LM-016, -021, -022, -036),改善Aβ錯誤折疊的情形及神經保護作用。在八種測試的化合物中,除NC009-3外,所有化合物均符合Lipinski預測口服生物利用度的標準。根據計算出的極性表面積和血腦屏障滲透評分,八種化合物皆被預測為可滲透血腦屏障。所檢測的化合物皆可改善Aβ的錯誤折疊以及相關的氧化壓力。此外,前處理NC009-1、NC009-6及LM-021、LM-036可有效降低凋亡蛋白酶-3/6以及抑制乙醯膽鹼酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)的活性,並促進神經突生長。接下來,為了解化合物促進細胞中蛋白質合成之作用機制,使用嘌呤酶素標定的轉譯的表面傳感(Surface sensing of translation, SUnSET)分析法,發現NC009-1、LM-021及LM-036的處理可增加細胞中新合成的蛋白質。此外,NC009-1增加了p-ERK (T202/Y204)和p-EEF2K (S366)的表達,LM-021降低了p-AMPK (T172)和p-EEF2K (S398)的表達,而LM-036同時作用於兩條途徑,增加EEF2K的S366磷酸化並減少S398磷酸化,從而導致EEF2K活性降低。隨後對應的p-EEF2 (T56)抑制活性的降低,增強了p-CREB (S133)及其下游BDNF、BCL2蛋白的表達,並促進神經突生長。研究結果可作為開發新穎且有潛能的阿茲海默症治療策略的參考。
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    桑葉萃取物及活性成分對抗親聚集Tau中介發炎和粒線體功能障礙的潛力
    (2023) 曾沛瑄; Tseng, Pei-Hsuan
    阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease, AD)是一種與年齡相關的神經退化性疾病,其特徵包括大腦中堆積的Amyoild β斑塊及Tau蛋白聚集的神經纖維纏結(Neurofibrillary tangles, NTF),影響突觸和認知功能。神經纖維纏結主要由過度磷酸化的Tau蛋白組成,該蛋白會自我聚集並失去微管穩定功能。Tau聚集體可活化小膠質細胞使其釋放發炎因子,並進一步促進神經元中Tau蛋白過度磷酸化。此外,過度磷酸化的Tau蛋白會破壞線粒體功能,從而導致突觸功能障礙。因此,減少小膠質細胞介導的神經炎症,可能有利於改善病理性Tau介導的線粒體功能障礙。由於桑葉(Morus alba L.)已被報導具有抗氧化和抗炎活性,因此本研究聚焦在桑葉萃取物及其七種報導的抗氧化成分。通過HPLC分析桑葉萃取物的化學特徵,色譜圖顯示對應於槲皮素-3-O-芸香苷(QR)、槲皮素-3-O-葡萄糖苷(QG)、山奈酚-3-O-葡萄糖苷(KG)、綠原酸(CGA)和隱綠原酸(4-CQA)的峰值。MTT細胞活力測定顯示桑葉萃取物及其活性成分對BV-2和SH-SY5Y細胞的細胞毒性非常低(IC50大於10 mg/ml或100 μM)。所有七種測試化合物在生化測定中均表現出自由基清除活性和/或氧自由基吸收能力。本研究利用大腸桿菌製備His標記的ΔK280 Tau重複結構域(TauRD)原纖維(Fibril),並且在冷凍電子顯微鏡(Cryo-TEM)下觀察到寡聚的Tau聚集體。生化硫黃素T螢光測定顯示,QR、QG、槲皮素-3-O-(6-乙酰基)-葡萄糖苷(QAG)、CGA和4-CQA可顯著減少ΔK280 Tau蛋白的聚集。製備的ΔK280 Tau原纖維誘導BV-2微膠細胞活化,這一點可通過細胞型態的改變、一氧化氮(NO)產生的增加和細胞中IBA1和MHCII的表達增加來揭示。桑葉萃取物可以抑制NO、IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎介質的產生,並降低BV-2細胞中NLRP3發炎小體及凋亡蛋白酶-1的活化。收集激活的BV-2細胞的條件培養液(Condition media),並應用於ΔK280 TauRD-DsRed SH-SY5Y細胞引發細胞炎症,桑葉萃取物能降低細胞釋放乳酸脫氫酶、減少細胞活性氧的產生來減輕粒線體損傷、並增加神經突的生長,達到神經保護作用。該研究結果可能支持桑葉萃取物作為改善AD疾病症狀的新療法的概念。