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Item 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。Item Item Item Item Item 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。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。