2017年10月15日 星期日

男性比女性更樂於分享,但只限於同性?

之前有研究顯示,人類是親社會(prosocial)的動物,並且願意互相合作,不過那些研究裡的受試者在現實生活中並不認識,做完實驗就互不相干,也沒有利益上的牽扯。而現實生活中,人與人之間的合作,可能是和你認識的,也可能是和你不認識的,不牽扯利益時可能可以合作愉快,但是當遇到利益相關或相互競爭的事情時,合作的關係也可以很輕易就瓦解。

人與人之間的合作,又分為同性間的合作和異性間的合作,同性間的又分男女,之前有篇用電腦實驗做的研究顯示,異性間的合作程度比同性間的高,男性間的合作又比女性間的高,男性似乎比女性更願意和同性別的合作。男性間的合作有種特殊情感的樣子,在英文裡用是 "Old Boy's networks" 或 "Old Boy's Club" 形容這種關係。這種男性間的關係可能和歷史及演化有關,有個理論叫 "male-warrior hypothesis",是指男性之間會有強大的連結是因為自古以來他們需要合作以共同禦敵,保衛自己的家園和領土。

舊文:所謂的同性相吸、異性相斥欸

最近有篇研究在學界圈裡做了這麼個實驗,學界在外界看起來好像很平和,但其實很競爭,尤其現在有博士學位的人比二十年前多了一倍,tenure 的缺卻沒那麼多,funding 拿不到的也不在少數,好幾年拿不到 funding 的實驗室連研究生都收不起 QQ。因為競爭,有的人會對自己的研究有所保留,以免被競爭對手搶先發表(這種情況叫 "scooped"),就算你沒遇過,你可能也有認識的人碰到這種情況,某天打開 news feed 看的時候,發現有篇剛發表的研究做的東西跟你做的東西一模一樣。(本人就認識兩個人的研究被 scooped ..... )

維也納大學的認知生物學家 Jorg Massen 和他的同事給近三百位學者寄了一封 email,希望他們能寄給一篇最近的研究論(pdf files)文或原始資料(raw data)給他,這三百位學者跟 Massen 同樣是在心理或認知領域的,負責寄出 email 的有兩位碩士生(一男一女),兩位博士後(一男一女,年紀相仿),皆用學校的 email 寄出,每位的收信者的男女比例差不多,且和他們不認識,以避免寄信者和收信者之間有私信往來。結果最後有多少人願意分享自己的研究呢?有近 80% 的人願意寄 pdf,這我倒是不意外,不然怎麼會有 ResearchGate 的出現呢?至於原始資料的部分,也有 60% 的人願意分享。

不過最令作者訝異的是在性別上有明顯差異。男性更願意分享,但只對男性分享,男性分享給男性的比例比男性分享給女性的高 15%。女性在分享上面不管是和同性或和異性分享的比例都沒男性高(分享 pdf 的大約 55%~60%,分享原始資料的約在 70%~75% 之間),大概低了有10%~15%,不過她們分享給同性和分享給異性的比例倒是差不多,受性別影響不大,雖然分享給給同性的還是比較高一點。Messan 他們認為這可能是因為文化上的 "Old Boy's club" 的影響。阿姆斯特丹 Free University 的演化心理學家 Mark van Vugt 說如 male-warrior hypothesis 所假設的,男性比較容易和陌生的男性合作,形成一個戰鬥的團體,相較之下,女性對於對於陌生人比較戒備,因此較難形成男性那種人際關係。

最近常聽到女性在職場上遇到的其中一個困難便是 Old Boy's Club,男性在職場上的 Old Boy's Club 讓女性覺得很難融入,尤其是當這些男性處於高位時,女性的意見更不容易被聽見或接受,也比較難被升遷。另外因為 Old Boy's Club 的原因,男性的社交和人脈也比女性好。是說我覺得當人處於較艱困或資源較少的情況,本來分享的意願就會比較低,而資源多的人也會較不吝於分享,女性相較之下的資源少,還要跟別人競爭,自然就會比較防備。但也有種說法是資源少得比較能同理資源少得,所以會更願意和相同處境的人分享和合作。



Article:

Nature / Male scientists share more — but only with other men (2017)


Paper:

JJ Massen et al, Sharing of science is most likely among male scientists. Scientific Reports (2017)









2017年10月14日 星期六

貴的藥讓你覺得副作用比較大

Placebo effects 是指吃了安慰劑後,病人以為吃的是真藥,因此覺得身體狀況有改善。但除了 placebo effects 外,還有一個相反的叫 nocebo effects,是指吃的是安慰劑,但病人覺得有出現副作用的症狀。Nocebo effects 通常會和 placebo effects 共生,當病人被告知這個要很有用,但是也有副作用的話,他吃下去後會覺得有用(placebo effects),但也會覺得有出現副作用的徵狀(nocebo effects)。會有 placebo effects 多是因為心理作用,之前有研究顯示,影響心理作用的因素之一包括廣告效應。另外藥物資訊也會影響 placebo effects,例如價格,很多人覺得越貴的藥越有效。(個人覺得有的沒的的直銷更強,像是加幣五、六千塊的鹼水機也有人買的下去,拿了新聞給他看了卻還是堅信喝鹼水能夠防癌。)

舊文:止痛藥為什麼會難產,是因為真的沒效用嗎?

這期 Science 有篇研究顯示,價格不只會影響病人對 placebo 的反應(貴的藥效果好像比較好),也會影響對 nocebo 的反應(貴的藥雖然效果好,但是副作用也比較大)。當病人被告知藥(其實是安慰劑)很貴時,就會覺得:嗯,藥真的有效,但我也強烈地感受到它的副作用。這篇研究領導人,同時也是為神經科學家 Dr. Alexandra Tinnermann 做了兩種膏藥,都是不含有效成分的安慰劑,然後把其中一包裝成比較貴的樣子,取名為 "Solestan® Creme",另一種包裝成便宜貨的樣子,命名為 "Imotadil-LeniPharma Creme",然後讓一群健康的受試者擦這兩種膏藥。他們跟受試者說這兩個膏藥是治療異位性皮膚炎的(atopic dermatitis),但是副作用是會對痛比較敏感(hyperalgesia),並且告知兩者的價格。

他們在受試者的手臂擦上其中一種膏藥,同時也擦了另一種被告知是不含有效成分的藥膏(Control),他們告訴受試者 Control 藥膏只是用來當作疼痛感覺的基線,和有效藥膏(貴的和便宜的)做比較用的。等幾分鐘讓藥膏被吸收後,在擦藥的地方用加熱器以 45C 的溫度刺激,結果擦貴的藥膏的受試者感受到痛的程度是擦便宜藥膏的兩倍,然後擦貴的藥膏的人覺得越來越痛,但是擦便宜藥膏的覺得後來變得比較不痛。他們也用 fMRI 測了大腦的影像,發現脊髓裡對痛覺敏感的區塊。擦了比較貴藥膏的人,他們的大腦的前額葉皮質(prefrontal cortex, PFC)和接連腦部和脊髓的 periaqueductal gray (PAG) 的活躍程度升高了,而在 PFC 附近的 rACC (rostral anterior cingulate cortex) 的活動程度則是減少了。有趣的是在其他的研究中,對安慰劑(placebo)有反應的人的 PFC 和 PAG 活躍程度也有增加,顯示脊髓參與了痛覺認知的處理過程,不管安慰劑是增加或是減少痛的感覺。在 rACC 的部分,如果更多的痛是被預期的, rACC 的活動就比較低,而隨著痛感的減少,rACC 的活動會增加。以上結果顯示了 rACC, PAC 和脊髓之間的合作關係,還有其在價格和痛覺認格知上的影響。



Articles:

Science / Pricier meds mean worse side effects, thanks to ‘nocebo’ effect (2017)

L Colloca, Nocebo effects can make you feel pain Negative expectancies derived from features of commercial drugs elicit nocebo effects. Science (2017)


Paper:

A Tinnermann et al, Interactions between brain and spinal cord mediate value effects in nocebo hyperalgesia. Science (2017)









現在的生技領域在關注什麼?

(這篇是之前寫給台加的,所以很淺很白話。)

隨著科技日新月異,以前沒想過會發生的事,現在飛速前進地快要超越人類的想像,人們也要開始思考這些改變將如何影響生活,例如 Airbnb 和 Uber 帶給旅遊業和計程車業的衝擊。同樣的情況也發生在生物科技,以前以為做不到的事,現在看起來似乎有可能發生,我們也許也要開始思考,人類該如何應變這些進步。這裡介紹幾個目前熱門的技術,在驚嘆它們將如何改變人類生活之餘,它們引起的一些爭議也值得我們思考。

CRISPR-Cas9

CRISPR 的全名是 clustered regularly interspaced palindromic repeats,是古生菌(archaea)的基因體(genome)裡重複的 DNA 片段,當初發現的是西班牙的研究生 FJM Mojica,那時是 1993 年。他從那時起花了近十年的時間持續研這些重複的 DNA 片段的功用,然後在 2012 年的時候正式把它命名為 CRISPR [1],Cas9 則是其一種切割 DNA 的酵素(endonuclease)。CRISPR-Cas9 是細菌用來對抗病毒感染的一種機制,病毒 DNA 進入細菌後,會嵌入 CRISPR 之間用來偵測之後入侵的病毒,當細菌找到對應的病毒 DNA (跟嵌入 CRISPR 之間為相同的序列)後,Cas9 則會去切碎它,使病毒無法在細菌裡面複製。2012 年,美國柏克萊大學 Dr. Jennifer Doudna 的研究團隊利用這個特性來編輯基因,並把結果發表在 Science 期刊上 [2],刊出來之後造成轟動。這個技術會引起大量關注除了因為它能用來修正 DNA 裡突變的地方外,它還號稱便宜、快速又好上手,使得科學家們躍躍欲試,想把它應用在自己的研究上。把想要編輯(修正)的基因片段嵌入 CRISPR 之中,Cas9 找到對應的 DNA 序列後會切一個口,這個切口會使 DNA 自行修復,修復的時候會把突變的地方改回正確的,更進一步的技術是可以把它改成你想要的序列。不過,這個技術目前還有個瓶頸需要突破,因為 CRISPR-Cas9 雖然可以把突變的地方修正,但同時也可能會修改到其他地方,把原本正確的地方改成錯誤的,變為其他的突變,或是改到你不想改的地方,而我們不知道可能會被改變的地方是哪裡,只能取一些重要的基因做檢測,因此目前還無法用於人類胚胎上。另外,如何有效地把 CRISPR-Cas9 系統送進體內,讓所有細胞或局部區塊的細胞裡的基因都改正,也是需要繼續研究的地方。

雖然不能用於人類胚胎上,但仍然可用於治療疾病。美國賓州大學的 Dr. Carl June 和其團隊計畫用這個技術來治療 HIV,方法是把病人的免疫細胞 T cells 抽出來後,用 CRISPR-Cas9 插入一個癌症細胞才有的接受器基因 NY-ESO-1,然後阻斷 T cells 表面本來就有的一個蛋白的基因 PD-1,之後再把基因改造過後的 T cells 輸回病人體內,讓它們去殺死癌細胞。這個計畫去年六月已通過美國 NIH 核准,現在在等 FDA 認證,準備在今年年底進入臨床試驗 [3]。

iPS cells

自從日本京都大學的山中伸彌教授找出把已經分化的細胞變回幹細胞的方法後,好像沒什麼不能發生了。卵子受精後成為 zygote,會經過幾次細胞分裂,之後繼續分裂變成 blastocyst,到這個階段的細胞都屬於胚胎幹細胞(embryonic stem cells, ES cells),這個時期的細胞可以自我複製(self-renewal),也可以繼續分化(differentiation)成各種細胞,例如表皮細胞。胚胎幹細胞可以說是生命的起頭,而分化後的細胞則是終端,無法再變成其他種細胞。

Blastocyst 的內層細胞通常會被抽取出來體外培養,也就是研究用的 ES cells,這個階段的幹細胞屬於多能性幹細胞(pluripotent ES cells)。而山中伸彌的研究,則是利用四個 transcription factors (Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc) 把分化後的細胞重新設定(reprogram),使它變回多能性幹細胞,這些被重新設定的人工多能性幹細胞就是 iPS cells (induced pluripotent stem cells, 誘導性多能幹細胞)。當細胞被變回幹細胞後,你可以誘導它分化成你想要的細胞,例如卵子或精子。這個技術除了避免了使用胚胎幹細胞作為研究用途的爭議,也擴展了治療疾病上的可能性,山中伸彌教授的 iPS cells 研究讓他獲得了 2012 年的諾貝爾生醫獎。

iPS cells 能夠如何應用在治療上面呢?2014 年的時候,日本兵庫縣一位七十歲的女性接受了幹細胞移植手術治療黃斑病(macular degeneration),地點在鼎鼎有名、位於京都的 RIKEN Centre for Developmental Biology (CBD)。這個手術由三位眼科醫師執行,為首的是任職於神戸市立医療センター中央市民病院的栗本康夫,RIKEN 中心的高橋政代把一位七十歲的女性病患的皮膚細胞轉成 iPS cells 後,再把它轉成 retinal pigment epithelium cells (視網膜色素上皮細胞),讓它長成一片後,再取一小片細胞植入病患眼中,這是史上第一次用 iPS cells 治療的手術 [4]。 時隔三年後,2017 年三月底,同樣的團隊再度幫另一位病患動同樣的手術治療黃斑病,只是這次用的不是病患自己的細胞,而是別人的,比對過 HLAs (human leukocyte antigens)後可以避免產生免疫反應 [5]。RIKEN 的 iPS cell bank 有人類(HPS)和其他動物(APS)的,每個 iPS cell line 都有詳細的資料,如果可以建立起一個龐大的 iPS cell bank,那使用的用途就會變得比較多,也可以供給更多病患使用(基本上可以變成像幹細胞銀行那樣)。

Genome profile

人類基因體計畫(Human Genome Project)完成於 2003 年,之後 DNA 定序(sequencing)的技術越來越進步,近幾年主要用的技術是次世代定序 NGS (next-generation sequencing),比原本的定序技術 Sanger sequencing 能定序 DNA 序列的量要大,也讓全基因體定序(whole-genome sequencing, WGS)的價格漸漸降低,從之前的每人要價五千美金降到一千美金左右(和研究計畫合作)。全基因體定序除了能夠幫助科學家們研究各個基因的變異(variations),也能應用於疾病治療上。目前很夯的 Personalized Medicine (或稱 Precision Medicine)是指針對各個病人做不同的治療,例如乳癌的突變基因除了大家都知道的 BRCA1 和 BRCA2,還有其他種類的突變,不同的突變對藥物的反應不見得一樣,不同的病患也可能對同樣的藥物反應不同,可能這個藥對這個病患有效,但對其他的效果不大。Personalized Medicine 便是對不同的病患設計不同的治療,已達到最大的治療效果。當全基因體定序的資料庫建立起來,便可供大家研究各個基因和其突變間的變異,科學家可以用資料庫裡的基因資料做比對,然後針對某些致病的突變做研究,以利於後面的藥物研發,不同的突變可用不同的治療方式,增加治癒的機率。


關於技術的爭議和需要思考的地方

上面介紹的技術雖然在未來可以解決不少問題,或用來治療目前無法治療的疾病,但仍有些地方是需要考慮的。iPS cells 是目前爭議性最低的,之前科學界用人類的胚胎幹細胞來做研究遭到一些外界的反對,認為違反倫理,而 iPS cells 的出現算是解決了這項爭議,因為可以用 iPS cells 代替人類胚胎幹細胞做研究。不過,類似的爭議同樣浮現在 CRISPR-Cas9 的應用上,例如把 CRISPR-Cas9 用在人類胚胎上面:如果父母對於自己的基因不滿意,我們可以用這個技術去改造胚胎的基因,讓他成為一個完美的小孩嗎?父母有權利用自己主觀的想法去更改小孩的基因嗎?這個例子好像還太遙遠,那如果在父母有遺傳性疾病,我們可以用 CRISPR-Cas9 去編輯受精卵帶有的突變基因嗎?其中的風險有人能幫小孩承擔嗎?當然,要知道自己是否有突變的基因,是否會遺傳給後代,可以做全基因體定序,未來當價格越來越便宜後,是否要為自己的全部基因做定序呢?其中是否會有隱私問題?保險公司是否能因為你帶有高致病風險的基因而提高保費或拒保呢?雖然這些都還沒發生,但隨著科技進步之快速,我們可能要開始思考這其中是否有些界線是不能跨越的,或是當它成為無法阻擋的趨勢時,該如何用法律去規範。



References

1. E Lander. The Heroes of CRISPR. Cell (2016)
2. M Jinek and K Chylinski et al. A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity. Science (2012)
3. First CRISPR clinical trial gets green light from US panel. Nature (2016)
4. Japanese woman is first recipient of next-generation stem cells. Nature (2014)
5. Japanese man is first to receive 'reprogrammed' stem cells from another person. Nature (2017)









2017年10月3日 星期二

學校教育 之 學 xx 有什麼用?

標題應該很常聽到吧?例如:我以後又不想做 xx,學數學幹麻?

其實數學在我進大學上微積分之前,一直是我的成就感來源(至於微積分就別提惹 QQ),雖然當時我不知道除了成就感外,數學還能幹嘛。不過隨著年紀愈大,接觸的事物愈多,要學的東西也愈多,才發現其實並不是「學 xx 沒用」,而是學校的教育制度讓我們的眼光變狹隘了,讓我們失去對未來的想像力,或是說對一個職業的想像力。很多職業在我們真的深入了解之前,對它的了解大都是來自刻板印象。我們對一門學問的了解,也是很膚淺的只是要應付考試,為了要考上高中、考上大學,學校教育沒告訴我們學這些要幹嘛或能幹嘛,反正唸就對了。不知道唸這些能幹嘛,自然就沒有強大的學習動力。

為什麼會有這個感觸呢?因為在我大學時,必修科目有一堂是寫程式(而且還是 Java,然後就被當惹 QQ),上了以後我終於明白數學真正的用處是什麼了,就是寫程式啊啊啊!你要寫出一個好程式,數學真的要好,數學真的要好,數學真的要好!(很重要所以說三遍)在我上這堂課之前,都不知道數學除了應付考試外還能幹嘛,而且我相信我的國中數學老師也不知道數學除了能讓他當老師外,還能有什麼其他用處 XD。

很多學問並不是沒用,而是我們並不知道它被用在哪裡,例如我一直覺得物理沒用,而且很抽象,我完全無法理解,但我爸跟我相反,他覺得化學才抽象,都是看不到的東西。據他的說法,物理很實在,是在生活中常常用到、常常看到的東西,他最愛講的例子就是飛機能在天上飛靠的就是 F = m*a(沒記錯的話是這個公式,抱歉我物理真的很爛),你能在生活中看到物理在天上飛,但卻看不到化學,所以化學對他來講太抽象了,他無法理解。(好啦,雖然我有機化學也很爛,但至少還是比物理好理解吧。)

寫到這裡突然想不出要怎麼結尾,那就先這樣吧。其實這篇只是想要感嘆一下,很多東西不是學了沒用,而是你不知道將來會不會用到。蛤?你說你未來不會當軟體工程師,所以數學對你來說還是沒用啊?我大學的時候也說我不會需要 bioinformatics,結果現在很多工作都是想找會 bioinformatics 的啊。QQ 現在世界變化這麼快,你永遠不知道你會需要什麼,所以不要把自己在侷限在某個領域裡。









檢測阿茲罕默症的 biomarker

檢測阿茲罕默症(AD)的方法,之前檢測需要從脊髓抽 CSF (cerebrospinal fluid)測 phosphorylated tau (p-tau),但是抽脊髓液有點 ..... 怕怕的,所以想找可以驗血就知道的 biomarker。日本京都府立醫科大學改善了之前美國公司 Quanterix 的偵測方法使其更敏感,用的一樣是 p-tau,但是其 phosphorylated site 是在 tau 的 Thr181 (p-tau181),只要 20uL 的血液就可以測出來,結果是 AD 和 DS (Down Syndrome) 病患血裡的 p-tau181 含量都比正常人高很多。

是說我覺得目前研發中有效的藥都是對早期的 AD 才有用,所以要能夠早期偵測到才有意義,不然症狀都出來了,測的話只是確認失智是因為 AD 造成的。要的話就是當你覺得長輩好像有點健忘,但也沒到忘了你是誰或迷路的程度,想說到底只是人老了比較健忘,還是是因為 AD 才健忘的時候,如果在這個時候可以測得到是否 p-tau181 是否很高的話會比較有意義。

另外就是之前有研究中顯示,有超過 20% 的 AD 患者是臨床診斷出來的,就是靠一些行為上的症狀,但是 PET 卻沒檢查出有 Abeta 堆積的,那這些患者的血中可以測出 p-tau181 嗎?如果測出來 p-tau181 很高代表什麼?真的有 AD 嗎?還是是別的疾病造成的呢?



Article:

Sciencr / A New Test Can Detect Alzheimer’s Disease From The Blood


Paper:

H Tatebe et al, Quantification of plasma phosphorylated tau to use as a biomarker for brain Alzheimer pathology: pilot case-control studies including patients with Alzheimer’s disease and down syndrome. Mol Neurodegener (2017)









2017年9月30日 星期六

間歇生酮飲食的效果比較好

這個月的 Cell Metabolism 刊了兩篇最近台灣很夯的話題:生酮飲食。

先介紹一下身體的能量轉化過程。通常碳水化合物被吃進去後,會被分解成葡萄糖,進入血液中,然後送到身體各部位,在細胞中轉化為能量 ATP。當年大學生化必背的葡萄糖 glycolysis,和必考的一個 glucose 可以轉化成多少個 ATP。除了葡萄糖外還有脂肪也是能量來源之一,有必背的 Creb Cycle (Citric Acid Cycle, CAC),還有一圈下來會產生幾個 NADH。



酮體(ketoone bodies)是脂肪酸的產物,包括有 acetoacetate, acetone 和 β-hydroxybutyrate,主要在肝臟生成(圖四)。這幾個 cycle 的關鍵點是 acetyl-CoA,當 acetyl-CoA 堆積太多來不及消耗的時候,就會轉成 ketone bodies,然後在飢餓、葡萄糖不夠用的時候,ketone bodies 就會從肝臟被運送到身體其他部位讓 CAC 得以繼續進行。以上所有 pathways 和 cycles 都是大學時生化課必背的東西,現在都忘了差不多惹,只好把課本拿出來翻一下。QQ



生酮飲食的目的是希望把醣降低到讓人體不得不把脂肪轉化成 ketone bodies 後,送出去給身體其他部位用。通常生酮飲食是指脂肪對碳水化合物和蛋白質的比例,嚴格一點的是 4:1 (4g fat to 1g carb/protein),再來是 3:1 和 2:1,通常碳水化合物會控制在 20g - 50g。為了不讓碳水化合物過量,會變成大大減少纖維質和其他維他命的攝取,因此生酮飲食必須要被謹慎監控。而食物裡各個含量的比例也要算好,才能讓肝臟持續地製造 ketone bodies,使身體用到脂肪而不是醣類。

兩篇的其中一篇研究是 UC Davis School of Veterinary Medicine 做的,之前有研究顯示顯示低卡飲食可以減緩老化現象,這篇研究的其中一位作者、同時也是位營養師的 Jon Ramsey 想知道高脂飲食是否對老化有影響。他們把老鼠分成三組,每組吃的熱量都相同,分別吃正常的高醣飲食(65% 的卡路里來自碳水化合物, 18% 蛋白質, 17% 脂肪)、低醣高脂飲食(low-carb diet, LCD, 70% 卡路里來自脂肪, 10% 碳水化合物, 20% 蛋白質),或生酮飲食(ketogenic diet, LD, 89% 卡路里來自脂肪, 10% 蛋白質, < 1% 碳水化合物)。每組老鼠從十二個月大開始控制飲食,然後各組又再分成兩組,一組吃一個月,另一組吃 14 個月。結果生酮飲食(KD)的老鼠比正常高醣飲食(控制組)的壽命長了 13.6%,LCD 飲食的老鼠壽命介於 KD 和正常飲食老鼠之間,三組的平均壽命分別為 886 天(控制組)、943 天(LCD)和 1003天(KD)。另外,在老鼠吃了一至 14 個月的飲食後(也就是 13 個月到 26 個月大的時候),測驗他們的認知能力和體能,發現 KD 飲食的老鼠記憶力維持得比正常飲食和 LCD 飲食的好,吃了十四個月 KD 飲食的老鼠的體能也比吃正常飲食的老鼠好,而吃 LCD 飲食的老鼠的表現則大多介於正常飲食的和 KD 飲食的之間。

在體重的部分,LCD 飲食的老鼠比控制組老鼠和 KD 飲食的老鼠種。身體比重部分,正常老鼠和 LCD 老鼠的瘦肉(lean mass)比例隨著年齡的增加,但在 26 個月大的時候,其瘦肉比例比 KD 飲食的老鼠低。LCD 飲食的老鼠,其脂肪比例比正常飲食和 KD 飲食的老鼠都多,三組老鼠的脂肪比例皆在 17 個月大的時候達到最高峰。

在吃了一個月和 14 個月後的時候,他們測了餐後山小時血中的生酮(β-hydroxybutyrate)含量,一個月的時候,KD 組的生酮量比另外兩組都高很多,在吃了十四個月後,控制組和 LCD 組的血中生酮量有變高一點,KD 組的跟吃一個月後的一樣高,但還是比另外兩組都要高。KD 組和 LCD 組的血中 triglycerides 含量在十四個月的飲食後比控制組高,LCD 組的自由脂肪酸(free fatty acid)比控制組和 KD 組高。KD 組的總膽固醇和 HDL 比控制組和 LCD 組高,控制組的 LDL 則比 LCD 組和 KD 組的高。另外,吃了一個月生酮飲食的老鼠的 glucose tolerance 比其他組差。

好奇看了老鼠的生酮飲食到底是吃什麼,結果食物脂肪來源是大豆油(soybean oil)和豬油(lard),老鼠能這樣連吃十四個月,人類無法吧?!

第二篇研究則是 UCSD 和 Buck Institute for Research on Aging 的 Eric Verdin 實驗室做的。之前小型的人類認知研究顯示 β-hydroxybutyrate (BHB) 可以改善記憶力,Verdin 認為 BHB 可能有增進記憶力之外的好處,他們希望找到一個不用節食,也可以利用 BHB 的方法。生酮飲食是除了節食和運動外,讓身體可以持續生產 BHB 的方法之一,因此這個研究的第一作者 John Newman 想要知道長期生酮飲食的影響,他說飲食的設計很重要,需要注意到任何細節,他想要一個讓不適感降到最低但又能讓身體製造最大量 BHB 的食譜。

他們先試了碳水化合物比例不同的食譜,發現零碳水化合物的飲食會讓血中的 BHB 濃度達到最高,隨著碳水化合物的量增加,血中 BHB 的濃度會跟著減少,15% 的碳水化合物是最低點(也就是 baseline),高於 15% 碳水化合物的飲食的話,血中的 BHB 濃度還是會維持在 baseline。接下來的實驗他決定用這三種飲食比例:正常的高碳水化合物飲食(控制組, 77% carb, 15% fat, 10% protein),零碳水化合物的生酮飲食(ketogenic diet, KD, 0% carb, 90% fat, 10% protein),和高脂肪低碳毀化合物(非生酮)飲食(high-fat, non-ketogenic diet, HF, 15% carb, 75% fat, 10% protein)。另外在 KD 和 HF 這兩組,他們試了兩種吃法:每天吃和正常飲食每週輪流吃(Cyclic KD, Cyclic HF)(也就是一週吃 KD 或 HF,一週正常飲食這樣輪流)。

* 注意:三種飲食的蛋白質含量都是 10%。

結果發現,HF 飲食的老鼠血中 BHB 的含量和正常飲食一樣,不過所用的能量來源仍是脂肪。另外,每天吃 KD 或 HF 的話是會胖的,但是和正常飲食輪流吃的話,體重則會維持正常。生酮飲食後的血中 BHB 含量和節食後的濃度是一樣的(1-2mM),而當和正常飲食輪流吃的話,血中 BHB 的濃度會比一直持續吃生酮飲食的來得高。基於這些結果,他們決定了五種飲食方式讓老鼠從十二個月大的時候開始吃,然後研究這五種飲食方式對壽命和健康等等的影響。

五種分別為:
- 持續只吃正常飲食
- 持續只吃 KD
- 持續只吃 HF
- Cyclic KD (weekly)
- Cyclic HF (weekly)

結果發現 KD 和 HF 組的老鼠體重比其他三組重很多,Cyclic HF 組的體重比正常飲食(控制組)和 Cyclic KD 高一點,Cyclin KD 和正常飲食的體重差不多。在壽命的部分,Cyclic KD 和 Cyclic HF 的早死率比控制組低,平均壽命也比較長,但是這三組的最長壽命都差不多,表示 Cyclic KD 和 Cyclic HF 並沒有增長老鼠的壽命,但是使老鼠活超過 30 個月的比例增高。有趣的是只吃 KD 和 HF 的老鼠都比較肥胖且早死。他們比較了正常飲食老鼠和 Cyclic KD 老鼠在中年(一歲)和老年(兩歲和兩歲半)時的體力和記憶力,發現 Cyclic KD 組老鼠老年時的體力和記憶力退化的比較慢,也比正常飲食的老鼠好,而正常飲食的老鼠,其記憶力則顯現出老化的情形。

他們同時也測了血液中的 BHB 濃度,KD 飲食可以增加血中 BHB 濃度,但是 HF 飲食沒有增老鼠血中的 BHD。當老鼠停止生酮飲食幾個月後,血中不再有 BHB 後再做一次記憶力測驗,他們的表現一樣好,表示生酮飲食的影響是持續性的,即使停了以後仍能維持。

Verdin 說目前生酮飲食被用來治療癲癇(epilepsy),如果正常人想進行這類飲食,應該要先諮詢過專家的意見,另外運動也會產生 ketone bodies,也許這也是為什麼運動對大腦和身體有益的原因。



Articles:

MedicalXpress / What are ketogenic diets? Can they treat epilepsy and brain cancer? (2017)

MedicalXpress / Eat fat, live longer? Mouse study shows a high fat diet increases longevity, strength (2017)

MedicalXpress / Ketogenic diet improves healthspan and memory in aging mice (2017)


Papers:

MN Roberts et al, A Ketogenic Diet Extends Longevity and Healthspan in Adult Mice. Cell Metabolism (2017)

JC Newman et al, Ketogenic Diet Reduces Midlife Mortality and Improves Memory in Aging Mice. Cell Metabolism (2017)









2017年9月24日 星期日

Python | 我想玩,但要怎麼開始?

拖了好久的 Python,上課好像已經是半年前的事惹哈哈。其實 Python 的語法和 R 差不多,所以你會 R 的話基本上可以互用,只是兩者的介面不一樣。

課程是建議安裝 Python version 3.x,可以在 Anaconda 網頁下載(點此),我那時下載以為會是像 RStudio 那樣,是一整個 Python 環境,可以在裡面做任何事,不過上課後發現不是那樣,哈哈。

如果是用 MacBook 的話,要先叫出 Terminal,然後 command 打入:jupyter notebook。

之後會出現這樣的畫面(點圖可放大):

點圖變大

對,它看起來會像是變成瀏覽器的一個頁面,上面出現的是你電腦裡的主要 folders,Python script 的檔案也可以在正常的 folder 裡看到,不用進入 Python 的環境,只是要打開的話需要進入 jupyter notebook。

如果想要在 jupyter 裡面看電腦裡面有哪些 folders,或是 folders 裡面有哪些 sub-folders 的話,用的指令是跟 bash shell 相同的,例如用 ls 列出有什麼檔案,用 cd 進入你想進的 folder。



這裡就不再重複 Bash Shell 的指令,細節請看這篇:Bash Shell

你可以用 bash shell 的指令在你要的 folder 建立新的 folder 或檔案,也可以直接在正常的 folder 開新的 folder。進入到你想開新 python 檔案的資料夾後,要開始寫一個新的 script 的話就在右上角的 "New" 那裡打開一個新的檔案:Python [conda root]。

點圖變大

打開之後就會出現這樣的頁面,input (In[]) 欄讓你打指令,就像 R 裡面的 console,然後按 Enter 可以換行,如果要讓它跑結果,就是按 "Shift + Enter"。指令是可以更改的,用滑鼠點到那一欄以後就可以改,不用再開另一欄重打,改過的指令再按一次 "Shift + Enter" 會出現新的計算結果。

點圖變大

跟 R 同樣有分三種:string (字), integer (整數), float (有小數點的)

在數字外加 '' 就會把數字變成 string,例如 '8' 是個 string 而不是數字。不同的種類不能互相加減,要把它轉成同種,例如上面的 a 是 string,乘以十的話就會出現十個 a,也就是十個 hello。String 不能和數字相加減,上面的例子是把 b 變成 string,兩個 string 相加就會變成 hello10。把整數的 b 變成有小數點的 float 就可以和 c 相加,結果就變成 10.0 + 6.6 = 16.6。

要載入 packages 的話,要用 import 這個指令。例如要讀 csv file 的話,需要用 read_csv() 這個功能,而這個功能在 package pandas 裡面,我們需要先 import pandas,指令就是:

import pandas

例如要讀取的檔案為 apple.csv,先把檔案設成一個 data frame,把其命名為 data_apple。

data_apple = pandas.read_csv('apple.csv')

如果覺得每次要用 read_csv() 這個功能要打很長很煩的話,可以把 pandas 指定一個短的代替,例如 pd,這時在 import 的時候就要下這樣的指令:

import pandas as pd

之後使用的時候就可以變成:

data_apple = pd.read_csv('apple.csv')

這篇就先介紹到這,只是個入門讓大家知道怎麼開始,其他語法很多都和 R 一樣,大家可以互相轉換來試試看。