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Item Item 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。Item Item 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。Item 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。Item 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。Item 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。Item Item Item 利用斑馬魚胚胎模式探討抗癌藥物imatinib的毒性(2022) 盧彥成; Lu, Yen-ChengImatinib是一種被廣泛運用於治療慢性顆粒性白血病的標靶藥物，其作用機轉是透過抑制白血病病人體內突變的BCR-ABL基因產生的酪氨酸激酶，進而抑制不正常白血球的增生，以達到治療白血病的用途。由於imatinib被大量使用，已經環境中被檢測出，加上imatinib結構非常穩定不易分解，對水生生物是潛在的危害風險。Imatinib在臨床上的副作用有皮膚毒性與眼毒性，但對於水生生物是否會產生類似毒性仍未被研究。本研究以斑馬魚胚胎為模式，探討imatinib對胚胎所產生的致死與亞致死毒性。胚胎以0、50、100、200、300、400、500 μM imatinib進行96小時暴露，發現濃度高於400 μM imatinib會大量死亡，並且觀察到胚胎皮膚角質細胞受損剝落，推測是主要致死原因。雖然在低於死亡濃度並未發現胚胎在形態上出現異常，但imatinib濃度高於200 μM會導致側線毛細胞數量減少。利用RNA定序技術發現，300 μM的imatinib處理後會導致胚胎許多視覺相關基因表現下降，並使胚胎視覺運動反應異常。此外，研究發現水中鈣離子濃度會影響胚胎表皮細胞對imatinib的耐受性，高鈣環境可以降低imatinib所造成的角質細胞與毛細胞損傷，而低鈣環境則會增加imatinib造成的損傷。本研究發現高濃度的imatinib可能會對魚類造成潛在危害，以及水中鈣離子濃度對魚類皮膚細胞的重要性。此外，imatinib對斑馬魚的毒性發現或許可以應用在降低臨床上的副作用。