理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    藍光暴露時間和強度對小鼠視網膜之光毒性效應
    (2022) 簡品婷; Chien, Pin-Ting
    根據DIGITAL 2022–Global Overview報告顯示,全球每人每日有將近7小時使用智慧型手機、平板以及電腦等電子設備連接網路的時間,此意昧著扣除睡眠,人眼有超過40%的清醒時間暴露於藍光 (blue light, BL)的環境中。BL因波長短能量高能穿透眼球直達視網膜,藉由刺激活性氧物質 (reactive oxygen species, ROS)生成,造成視網膜組織之光化學毒性 (photochemical toxicity)與相關眼病變。本研究之目的在於探討BL之照射強度與暴露時間對生物體之視網膜損傷效應,實驗選用9週齡雄性ICR小鼠,分別探討短期高強度BL (short-term high-intensity BL)與長期低強度BL (long-term low-intensity BL)照射模式對於視網膜之影響。以hematoxylin and eosin (H&E) staining分析視網膜組織型態之病理變化;以免疫組織化學染色 (immunohistochemistry, IHC)分析視紫質 (rhodopsin)、8-羥基去氧鳥苷 (8-OHdG)、介白素1β (interleukin-1β, IL-1β)、cleaved caspase-3及膠質纖維酸性蛋白 (glial fibrillary acidic protein, GFAP)表現;以視網膜電位圖 (electroretinogram, ERG)評估感光細胞功能。結果顯示,實驗小鼠每日經BL LED (465 ± 10 nm, 5000 lux)照射6小時連續5日,其視網膜外核層 (outer nuclear layer, ONL)、感光細胞內外節 (inner segment/ outer segment, IS/OS)及內核層 (inner nuclear layer, INL)之組織型態與未照射BL組比較無顯著差異 (p < 0.05);眼底鏡 (fundus photography)與眼底螢光血管攝影 (fluorescein angiography)亦無出現血管滲漏、血管增生與黃斑部病變之現象。我們另模擬日常環境BL照度,將實驗小鼠暴露於108 lux (44.8 µW/cm2)之BL LED,進行為期4–28週,每日6小時之長期低強度模式照射。實驗小鼠經低照度BL照射4週可導致ONL細胞核數減少30%;照射至第8週造成ONL平均厚度變薄,且伴隨rhodopsin表現下降30%與8-OHdG表現增加4.7倍,此顯示暴露於低照度BL環境中4–8週,視網膜感光細胞可因BL誘發之氧化壓力開始產生損傷效應。連續照射12週之小鼠其IS/OS層厚度開始減少,同時可見氧化壓力指標8-OHdG相較於之前時間點,其表現大幅提升約2.5倍;同時cleaved caspase-3與GFAP表現上升,顯示感光與神經細胞凋亡以及Müller細胞活化的現象。上述各項分析指標均隨BL暴露時間呈漸進式上升的現象,在藍光連續照射20及28週時達到最顯著之損傷效應。然而促發炎細胞激素IL-1β之表現與未照射BL組比較,於各個時間點並無顯著差異 (p> 0.05)。綜合上述,相較於短期高強度之BL照射,持續性的暴露於低強度BL更可能是導致視網膜損傷的危險因子。本研究模擬生活環境之低照度BL照射條件,嘗試建立更接近生活環境之藍光動物試驗平台,期望能作為日後開發抗藍光護眼保健食品之參考。
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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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    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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    傳統中藥樟芝萃取物對棕櫚酸處理血管內皮細胞脂質累積的緩解作用
    (2023) 陳韋羽; Chen, Wei-Yu
    高脂血症是動脈粥樣硬化最主要的危險因素,過程涉及動脈粥樣硬化患者在早期時脂質於動脈內膜中的累積,而形成動脈粥樣硬化的過程中,血管內皮細胞、巨噬細胞的氧化壓力、細胞凋亡、CD36以及Kruppel-like factor 4(KLF4)蛋白質的表現均扮演重要角色。本研究嘗試探討牛樟芝萃取物對於動脈粥樣硬化的調節潛力,使用棕櫚酸(Palmitic acid)處理血管內皮細胞SVEC4-10與RAW264.7巨噬細胞作為高脂累積細胞模式,藉由胞外實驗(in vitro)評估牛樟芝萃取物對於高脂累積的緩解作用。本研究採用由牛樟芝萃取出的化合物,利用HPLC確定牛樟芝萃取物的化學指標活性成份,並用DPPH測定牛樟芝萃取物的自由基清除能力,再以油紅O染色法(Oil Red O Stain)檢視牛樟芝萃取物可否有效降低高脂累積內皮細胞SVEC4-10的油滴脂質累積,以酵素結合免疫吸附分析法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA) 檢測牛樟芝萃取物可否有效降低炎性細胞因子TNF-α (tumor necrosis factor-α)、IL-1β(interleukin-1β)的表現量;利用細胞免疫螢光染色方法檢測牛樟芝萃取物是否有效降低CD36蛋白質表現以及增強KLF4蛋白質表現;利用遷移試驗(transwell migration assay)檢測牛樟芝萃取物是否增加RAW264.7巨噬細胞的移動能力來清除血管內皮細胞的脂質累積。本實驗結果顯示:此牛樟芝萃取物具備很好的自由基清除能力,可以顯著降低血管內皮細胞的油滴脂質累積,減少TNF-α、IL-1β以及CD36的表現量,但是增強KLF4蛋白質表現。此外,牛樟芝萃取物可以促進RAW264.7巨噬細胞的遷移能力。綜合上述結果,我們認為牛樟芝萃取物可以透過減少血管內皮細胞的油脂累積,抑制巨噬細胞的氧化壓力與細胞凋亡,來達到緩解高脂累積,以及調節動脈粥樣硬化的潛力。
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    以輔助療法口服多種氨基酸補充液增加小鼠肉瘤化學治療藥物效用的研究
    (2020) 姚建安; Yao, Chien-An
    本研究探討了口服大豆衍生的多種氨基酸(MAA)對低劑量cyclophosphamide(CTX)的治療反應以及腫瘤負荷,細胞凋亡和自噬的潛在機制和作用。使用嚴重的聯合免疫缺陷(SCID)小鼠,並注射入肉瘤180(S-180)細胞。測量對肉瘤生長的反應,使用了3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine)或Atg5的siRNA剔除 (siRNA knockdown)。將植入肉瘤細胞,CTX和口服鹽水的小鼠與植入肉瘤細胞,CTX和口服大豆衍生MAA補充劑的小鼠進行比較。結果顯示大豆衍生的MAA補充劑可顯著降低總體肉瘤負擔,增加caspase 3表現和Bax / Bcl-2比率,以及細胞凋亡,並降低LC3 II為媒介的自噬。用3-甲基腺嘌呤或Atg5 siRNA處理在上調(upregulating)細胞凋亡和下調(downregulating)細胞自噬方面,顯示與CTX加大豆衍生的MAA補充劑有類似的反應。低劑量的CTX結合口服大豆衍生的MAA補充劑經由上調細胞凋亡和下調細胞自噬具有強烈的抗腫瘤作用。
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    深層海水對急性腸胃炎的預防及治療功效之探討
    (2021) 李冠葦; Li, Guan-Wei
    腸胃道是人體進行食物消化與養分吸收最主要的位置,在維持身體正常運作中扮演重要角色。除幽門螺旋桿菌感染外,不良生活習慣、不當用藥、壓力累積等導致胃潰瘍產生,反覆患病且未改善,則易導致胃出血、胃穿孔,甚至罹患胃癌。另一方面,潰瘍性結腸炎是一種自發性結腸黏膜慢性炎症,當前療法不易根治且易復發,近年亞洲各國患病率逐年增加,長期患潰瘍性結腸炎容易讓腸黏膜發育不全,也會使罹癌風險增加。對生活步調緊湊的社會而言,如何有效緩解、控制胃潰瘍及潰瘍性結腸炎症狀、降低發病率並有效治療是重要的研究議題。深層海水得自海平面200公尺以下富含各種離子與高生物活性的有機成分之低溫、乾淨穩定的無污染水。先前研究顯示,深層海水中的部分物質具有清除活性氧物質之功效且能抑制十二指腸潰瘍與細胞凋亡,本研究欲探討飲用深層海水的保護特性,降低胃潰瘍與結腸發炎反應,緩和急性胃腸發炎病狀。實驗結果顯示,深層海水能減少因潰瘍產生的自由基、透過抑制p38與NF-κB活化降低發炎反應、調節P2X7相關路徑減緩細胞凋亡,具抗氧化、抗炎、抗凋亡之功效。
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    氨暴露導致斑馬魚胚胎離子調節損傷及成魚行為改變
    (2021) 鄭倢安; Cheng, Chieh-An
    氨(包含氣態的NH3以及離子態的NH4+)為魚類代謝胺基酸後產生的主要含氮廢物,也是常見的環境汙染物。當魚體內氨濃度提高,將會導致魚隻中樞神經受損,抽搐、昏迷甚至死亡。然而,目前研究中多著重在高氨處理後魚類的適應機制,關於氨對魚隻離子調節功能及行為的毒性作用尚不清楚。本研究分為兩個部分,首先利用斑馬魚胚胎作為模式動物,探討氨如何對胚胎離子調節功能造成損傷,接著利用斑馬魚成魚作為模式動物,評估氨處理後斑馬魚的行為改變。在胚胎毒性研究中,浸泡於不同濃度(0、10、15、20 mM)的氯化銨溶液中96小時(4-100 hpf)後,觀察胚胎卵黃囊上離子細胞及表皮角質細胞。結果指出,20 mM氨處理後離子細胞內氧化壓力上升(CellROX螢光亮度顯著上升)且由Rhodamine 123標定的具粒線體活性離子細胞數目顯著下降,顯示粒線體活性降低。此外,以細胞免疫螢光染色標定20 mM氨處理後凋亡細胞數目顯著上升,並觀察到表皮角質細胞結構損傷。綜合以上結果發現,在高氨處理下,斑馬魚胚胎離子細胞及表皮角質細胞損傷,導致斑馬魚胚胎失去體表屏障,體內離子大量流失。而在行為實驗中,將斑馬魚浸泡於不同濃度(0、1、5、10 mM)的氯化銨溶液中4小時後,對游泳行為、社交行為、學習與記憶能力等面向進行不同實驗。結果顯示1 mM氨處理時可以促進學習記憶能力;5 mM時焦慮及恐懼程度提升且群游下降;10 mM氨處理時活動力、社交行為及焦慮程度下降,但恐懼程度上升。綜上所述,在不同濃度氨暴露以及不同的環境刺激下,斑馬魚的游泳、社交、學習等行為改變,而這些改變可能使斑馬魚存活率下降,進一步使個體適存度降低。
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    系統農藥芬普尼對斑馬魚神經系統的影響
    (2020) 徐代軒; Hsu, Tai-Hsuan
    芬普尼 (fipronil) 是一種苯基吡唑類殺蟲劑,可選擇性抑制昆蟲中的γ-氨基丁酸(GABA)受體。儘管芬普尼已成為在水生環境中使用最廣泛的藥物,但很少有研究評估芬普尼的神經毒性對於水生脊椎動物的感覺和運動系統的影響。在本碩士論文的研究中,我們選擇斑馬魚(Danio rerio)實驗動物來探討芬普尼對感覺與運動系統的神經毒理作用。我們評估了急性芬普尼暴露對斑馬魚存活率,側線毛細胞數量以及神經毒性的影響,此外,我們比較了正常與芬普尼處理下斑馬魚的游泳軌跡熱圖、速度和距離的差異。我們的實驗結果發現成年斑馬魚暴露在0.5、1.0和2.0 ppm芬普尼的水中環境24小時,與正常處理斑馬魚比較,存活率隨著芬普尼濃度顯著遞減。而斑馬魚胚胎暴露在0.1、0.5和1.0 ppm芬普尼的水中環境24小時,與正常處理斑馬魚比較,側線毛細胞數量也是隨著芬普尼濃度顯著遞減。透過組織病理學和西方墨點法研究發現,成年斑馬魚暴露於1.0 ppm芬普尼的水中環境24小時,大腦組織的氧化壓力、發炎與細胞凋亡,與正常處理斑馬魚比較,則是顯著增加。通過影像追蹤觀察,成年斑馬魚暴露在0.1和0.5 ppm芬普尼的水中環境24小時,游泳軌跡的速度和距離隨著芬普尼濃度顯著遞減,儘管芬普尼的神經毒性主要針對無脊椎動物昆蟲的GABA受體而開發,但我們的研究結果發現,芬普尼不但會減低斑馬魚的存活率,還會透過損傷側線的毛細胞數量以及產生氧化壓力、發炎與細胞凋亡來損傷大腦組織來影響斑馬魚的感覺和運動系統。這結果推論系統農藥芬普尼誘導的神經毒性會損傷水生脊椎動物的感覺與運動系統。
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    基因剃除血栓烷A2合成酶和血栓烷前列腺素接受器訊息對腎缺血再灌流引起之氧化傷害效益
    (2020) 覺宗宏; Chueh, Tsung-Hung
    我的研究目的是利用剔除「血栓烷A2合成酶/血栓烷A2/血栓烷前列腺素受體」(TXAS / TXA2 / TP)的基因,來阻斷它的信號傳導,檢驗是否可以減少小鼠的腎臟缺血/再灌注的損傷。「血栓烷A2合成酶/血栓烷A2/血栓烷前列腺素受體」(TXAS / TXA2 / TP)的正常生理功能,可促進血管收縮,以及血小板凝集,幫助人體在受傷時止血。但在許多病理情況下,會造成「血栓烷A2合成酶/血栓烷A2/血栓烷前列腺素受體」(TXAS / TXA2 / TP)過度活化,誘發氧化傷害,例如,心肌梗塞,肺高壓,子癲前症,器官移植,狼瘡腎炎,敗血性休克,腎絲球腎炎,以及各類血栓疾病。在以上的病理情況下,血栓烷A2合成酶(TXAS)活性會增強,刺激血栓烷A2(TXA2)釋放和血栓烷前列腺素受體(TP)活化,造成嚴重的血管收縮和氧化損傷。因此,本研究利用基因剔除「血栓烷A2合成酶/血栓烷A2/血栓烷前列腺素受體」(TXAS / TXA2 / TP)的訊號傳遞,期待瞭解更多關於腎臟缺血/再灌注損傷的病理機轉,並希望能在這樣的基礎上研究出治療方法。中醫藥有數千年的傳承,其中,活血化瘀藥的使用,在中醫治療腎臟病中,扮演重要的角色,但其中的現代藥理機轉,仍有待進一步研究。活血化瘀的效果,類似現代生理的血管擴張與抗凝血作用,與TXA2的效果相反。因此,本研究希望這次的實驗結果,可以在未來作為研究中醫活血化瘀藥物治療腎臟病的研究模型,以期揭開中醫神秘的面紗,並找出中醫藥在現代疾病的應用。 本研究分別在以下四種基因型小鼠TXAS+/+TP+/+,TXAS–/–,TP–/–以及TXAS–/–TP–/–身上,評估了靜脈注射U46619(TXA2模擬物)和45分鐘腎缺血再灌注(I/R)所造成的的腎臟血流動力學變化和腎損傷。我檢驗了腎臟中TXAS和TP的基因表達狀況,血尿素氮(BUN)和肌酐酸,活性氧(ROS)的量,還有促炎性細胞因子和細胞死亡的病理生理機轉,包括I/R損傷下造成的的細胞凋亡,細胞自噬和細胞焦亡。 實驗結果發現,在野生型的小鼠(TXAS+/+TP+/+)身上,腎臟的缺血/再灌流(I/R),增強了TXAS,TP的表現;也增強了發炎及氧化壓力相關的參數,包括細胞核中NF-κB,NADPH氧化酶gp91的表現;三種計畫性細胞死亡的參數,也有顯著增加,包括細胞凋亡(Bax / Bcl-2 / Caspase-3),細胞自噬(Beclin-1 / LC3 II),細胞焦亡Caspase-1 / gasdermin D / IL-1β)。而且,野生型小鼠中腎臟TXB2濃度,ROS含量,血中尿素氮,肌酐酸,在經過缺血/再灌流(I/R)之後,都有顯著上升。而能夠 擴張血管的eNOS在腎臟中的表達下降。 在另外三種基因剔除小鼠中(TXAS–/–,TP–/–以及TXAS–/–TP–/–),所有的增強參數均顯著降低。在TXAS+/+TP+/+和TXAS–/–小鼠中,靜脈注射U46619顯著抑制了腎微循環並增強了gp91和Bax / Bcl-2;在TP–/–和TXAS–/–TP–/–,靜脈注射U46619,則沒有這種效果。腎臟的缺血再灌流,顯著降低了四組小鼠的腎臟微循環,但是跟野生型小鼠(TXAS+/+TP+/+)相比,TXAS–/–, TP–/– 和TXAS–/–TP–/–這三組小鼠,恢復至基準線腎血流量的時間顯著縮短。由以上可知,阻斷(TXAS / TXA2 / TP)信號傳導,可減弱I/R造成的促炎細胞因子增加。 由本研究的結果可知,透過基因剔除來阻斷TXAS / TXA2 / TP信號傳導,可透過抗氧化,抗發炎,抗凋亡,抗自噬和抗焦亡的作用,對於缺血/再灌流造成的腎損傷產生保護作用。TXAS / TXA2 / TP信號傳遞路徑,主要的正常生理作用為促進血小板凝結,跟促進血管收縮。中醫的活血化瘀藥,常用於治療腎臟病。而這些活血化瘀中藥的效果,類似現代藥理作用中,促進血流增加與抗凝血的作用,與TXA2的作用相反。因此,在未來,我們可以利用本研究的動物模型來測試,中醫活血化瘀藥物治療腎臟病的機轉,是否與抑制TXAS / TXA2 / TP信號傳遞路徑有關。
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    天然植化素槲皮素與蘿蔔硫素對糖尿病大鼠的泌尿系統保護機轉
    (2020) 林嘉發; Lin, Chia-Fa
    本論文主要在探討天然植化素(phytochemicals)對於糖尿病大鼠的泌尿系統保護作用,並研究有關細胞凋亡(apoptosis)、細胞自噬(autophagy)、發炎性細胞凋亡(pyroptosis),和粒線體功能的作用機轉。我們建立了兩種不同誘發糖尿病的動物模型,第II型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus, T2DM)模型,與第I型糖尿病(Type I diabetes mellitus, T1DM)模型。T2DM模型主要研究對象是第II型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus, T2DM)之腎臟細胞損傷與保護,而T1DM模型則是用於研究糖尿病的排尿功能障礙,這通常會發生在較嚴重的T1DM高血糖狀態,因為T1DM模型可以快速誘導糖尿病膀胱(diabetic bladder)損傷。 我們萃取富含槲皮素(quercetin)的番石榴汁,並混合不同比例的海藻糖(trehalose),來研究其對於T2DM大鼠腎臟和胰臟損傷的保護作用,並採用高效液相色譜分析法以測定番石榴汁的有效成分。通過腹腔注射菸鹼醯胺(nicotinamide)和鏈脲佐菌素(streptozocin),結合高果糖飲食誘導Wistar大鼠T2DM模型,持續8周。用不同劑量的番石榴汁混和海藻糖餵養大鼠4周,檢測口服葡萄糖耐量試驗(Oral Glucose Tolerance Test, OGTT)、血漿胰島素(insulin)、糖化血色素(glycated hemoglobin, HbA1c)、胰島素抗性指數(Homeostasis Model Assessment-Insulin Resistance index, HOMA-IR)、β細胞功能和胰島素分泌指數(Homeostasis Model Assessment of β-cell function, HOMA-β)。我們也使用了免疫組織化學染色法、螢光染色法和西方墨點法來測定氧化和發炎程度,用化學發光分析儀測定了血清和腎組織活性氧類(Reactive Oxygen Species, ROS)濃度。 結果發現,番石榴汁中高含量的槲皮素對過氧化氫(Hydrogen Peroxide, H2O2)和次氯酸(hypochlorous acid, HOCl)有清除作用,而海藻糖對H2O2有選擇性清除作用,而對HOCl無清除作用。對於T2DM的OGTT、insulin、HbA1c、HOMA-IR和HOMA-β水平均有影響,而番石榴混和海藻糖對T2DM改變的參數,除HbA1c外均有顯著改善。番石榴汁混和海藻糖能顯著降低T2DM所增強的腎臟ROS、4-hydroxynonenal、caspase-3/apoptosis、LC3-B/autophagy,以及 IL-1β/pyroptosis的水平。研究結果顯示:番石榴汁混和海藻糖的攝取,對於因T2DM而損傷的胰臟和腎臟細胞,具有顯著的保護作用。 嚴重的高血糖能誘發氧化壓力,造成糖尿病膀胱(diabetic bladder),進而引發排尿功能障礙。我們在論文中探討了蘿蔔硫素(sulforaphane),一種具有抗氧化力的轉錄因子Nuclear factor erythroid 2-related factor 2(Nrf2)激活劑,是否具有預防糖尿病因高血糖而併發膀胱功能障礙的功用。糖尿病誘導前給予鏈脲佐菌素和蘿蔔硫素,用化學發光分析儀測定膀胱活性氧類,另用西方墨點法檢測粒線體功能、粒線體Bcl-2-associated X protein(Bax)和胞漿細胞色素cytochrome c、抗氧化防禦能力Nuclear factor erythroid 2-related factor 2/heme oxygenase-1(Nrf2/HO-1)、內質網壓力標誌物Activating transcription factor 6/C/EBP Homologous Protein(ATF-6/CHOP)和Caspase 3/poly ADP-ribose polymerase (Caspase 3/PARP)。糖尿病增加膀胱組織中Keap1的表現,並降低Nrf2的表現,與膀胱活性氧增加、粒線體Bax轉位、胞漿細胞色素(cytochrome c)釋放、ATF-6/CHOP、Caspase 3/PARP/apoptosis增加有關,通過增加排尿間隔時間和排尿時間導致排尿功能障礙。蘿蔔硫素能顯著活化Nrf2/HO-1軸的表現,減少膀胱活性氧、粒線體Bax轉位、細胞色素C釋放、ATF-6/CHOP和caspase 3/PARP/apoptosis,從而通過縮短排尿間期和排尿時間來改善排尿功能。根據研究結果,我們認為蘿蔔硫素通過激活Nrf2/HO-1信號通路保護了粒線體功能,並抑制糖尿病誘導的ROS、內質網壓力、細胞凋亡和排尿功能障礙。 研究顯示,天然植化素槲皮素與蘿蔔硫素,的確具有保護糖尿病大鼠泌尿系統之效益。