[筆記] 書報討論（二）：斷尾運動、外骨骼、生物矽膠、絲膠蛋白、子宮頸癌

日期：
  • 學期：107-2
  • 課程：書報討論（二） Seminar (II)
  • 老師：劉昭成 Jau-Cheng Liou
  • 主題：斷尾運動、外骨骼、生物矽膠、絲膠蛋白、子宮頸癌
  • 系所：國立中山大學生物科學系

20190321 書報討論（二）：斷尾運動、外骨骼、生物矽膠、絲膠蛋白、子宮頸癌


1. 斷尾對運動的影響

Jagnandan, K., & Higham, T. E. (2017). Lateral movements of a massive tail influence gecko locomotion: an integrative study comparing tail restriction and autotomy. Scientific reports, 7(1), 10865.

(1) 摘要

尾巴為脊椎動物運動上的重要構造。豹纹守宮 (Eublepharis macularius)具有能儲存脂肪的大尾巴。為了能夠避開掠食者的補食，豹紋守宮會自行斷開尾部 (autotomy) ，導致尾部功能喪失，重量減少以及質心偏移，並且出現後肢關節更加彎曲而使其爬行時姿勢壓得更低的現象。

本研究想探討尾部起伏 (lateral undulations)的功能，並觀察尾部喪失對肢體運動學的影響。本研究將豹紋守宮進行三階段（正常、限制尾巴功能、斷尾）的處理後觀察其運動情形，並以Photron APX-RS相機取得其運動的瞬間照影後，分析其在運動形式上有何差異。結果顯示被限制尾巴起伏的豹紋守宮與斷尾處理後的運動形式一致，皆出現肢關節更加彎曲的情況，顯示斷尾對運動的影響可能與尾部功能的喪失有關，而不是質量損失或質心的改變所造成。此外，我們映證了尾部起伏會影響骨盆帶轉動 (rotation of the pelvic girdle)及股骨收縮 (retraction of the femur)的假說。本研究證明了豹紋守宮尾部起伏具功能性作用，並規劃未來能以電生理的方式去進一步了解尾部起伏是如何作用。

(2) 筆記

  1. 現象：豹纹守宮斷尾後，後肢關節更加彎曲而使其爬行時姿勢壓得更低
  2. 目的：探討尾部左右擺動的功能，並觀察尾部喪失對肢體運動學的影響
  3. 實驗：正常組、僵硬尾巴組、斷尾組
  4. 結果：實驗組皆出現肢關節更加彎曲的情況、尾部左右擺動幅度會影響骨盆帶轉動及股骨收縮的假說
  5. 結論：斷尾對運動的影響可能與尾部功能的喪失有關


2. 馬達後置的外骨骼與自由運動之比較

Pirondini, E., Coscia, M., Marcheschi, S., Roas, G., Salsedo, F., Frisoli, A., Bergamasco, M., … Micera, S. (2016). Evaluation of the effects of the Arm Light Exoskeleton on movement execution and muscle activities: a pilot study on healthy subjects. Journal of neuroengineering and rehabilitation, 13, 9.

(1) 摘要

使用外骨骼系統協助上下肢進行神經性復健可以有效的減少復健時間並增強效果，目前的外骨骼已經具有多個自由度並且可以涵蓋大多自然狀態下的活動範圍在過去使用外骨骼復健時曾認為會導致肌肉產生依賴性而使復健效果下降，而近年來的研究發現大多數患者需要的是神經性的復健，即使肌肉因為有外骨骼輔助而收縮程度下降，其對於大腦皮質的刺激效果並無顯著差異，但是仍有外骨骼型態對於肌肉協調系統影響之疑慮。

本研究主要針對馬達後置的輕型手臂外骨骼，過往大多數外骨骼之驅動馬達皆將馬達安裝於關節處以減少傳遞力學能而造成的能量損失，而此類設計會造成遠端處之重量大幅增加，而產生更大的抗力矩、摩擦力、晃動等負面因素，因此近年來的外骨骼設計傾向將馬達及其他負重移往外骨骼之基處以減少遠端隻重量，以達到輕量化之目的。

本研究六相機運動紀錄系統 (Bonita B10)以及使用EMG電極收集手臂運動軌跡、肌肉收縮強度以及脊椎神經狀況，並在Matlab以Wilcoxon signed-rank test檢測差異。結果顯示使用此類外骨骼下，運動軌跡相似，準確度高於自由運動，但是平滑度低於自由運動，而肌肉的協調作用不同於自由運動的狀況。

(2) 筆記

  1. 前言：外骨骼系統可以有效的減少四肢神經性復健的時間並增強其效果，但仍有影響肌肉協調之疑慮。
  2. 目的：馬達後置的輕型手臂外骨骼與自由運動之比較
  3. 實驗：收集手臂運動軌跡、肌肉收縮強度以及脊椎神經狀況
  4. 結果：外骨骼準確度高於自由運動，但平滑度低於自由運動。


3. 生物矽膠能藉由吸附與生物降解達到去污

Sakkos, J. K., Mutlu, B. R., Wackett, L. P., & Aksan, A. (2017). Adsorption and Biodegradation of Aromatic Chemicals by Bacteria Encapsulated in a Hydrophobic Silica Gel. ACS Applied Materials & Interfaces, 9(32), 26848-26858.

(1) 摘要

研究藉由改質矽膠包覆Pseudomonas sp. NCIB 9816-4製成疏水性生物矽膠以降解多環芳香烴 (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PHAs)有機汚染物。其中使用二氧化矽前驅物四甲氧基矽烷 (tetramethoxysilane, TMOS)以及甲基三甲氧基矽烷 (methyltrimethoxysilane, MTMS)合成對PAHs最大吸附容量之生物矽膠，再增加疏水性的條件下维持材料的隱定性及多孔隙結構。結果顯示， 80%MTMS可使矽膠在維持一定機械強度情況下，具有最高的污染物去除效果，然而，研究亦發現PAHs移除的機制，會隨著化合物log Kow增加，由生物降解轉校已吸附移除為主，而生物矽膠可以有效結合兩種機制，維持PAHs混合汚染物的去除效果並在四次循環重複使用材料後，仍可藉由吸附與生物降解維持原有的去除能力。因此，生物矽膠材料可以不需回收再處理，即可重循環使用，未來可將包覆微生物替換成可降解其他污染物之菌種，藉由吸附與生物降解去除環境有毒物污染物。

(2) 筆記

  1. 目的：研究生物矽膠(TMOS + MTMS + Pseudomonas sp. )降解PHAs之能力
  2. 結果：80%MTMS的生物矽膠具有最高的去污效果
  3. 結論：生物矽膠能藉由吸附與生物降解去除環境有毒物污染物。

4. 絲膠蛋白有利於改善發炎後的色素沉澱

Aramwit, P., Luplertlop, N., Kanjanapruthipong, T., & Ampawong, S. (2018). Effect of urea-extracted sericin on melanogenesis: potential applications in post-inflammatory hyperpigmentation. Biological research, 51(1), 54.

(1) 摘要

發炎後色素過度沉澱 (Post-inflammatory hyperpigmentation)是皮膚發炎之後常見之後遺症，所有種族皆會產生此症狀，但好發於膚色較深的人種。絲膠蛋白 (Sericin)為家蠶 (Bombyx mori)的蠶絲中主要成分之一，近年來已有許多研究證實絲膠蛋白對於抗酪胺酸酶 (Tyrosinase)與免疫調節的作用，因此常被使用於美白產品、傷口修復或組織工程中，然而尚未有研究將絲膠蛋白運用於發炎後色素沉澱之治療。

本研究進行體外實驗，以金黃色葡萄球菌肽聚醣 (Staphylococcus aureus PEG)刺激黑色素細胞(Melanocytes)、樹突細胞(Dendritic cells)和人造皮膚(MelanoDerm TM) ，經過尿素萃取的絲膠蛋白處理後，使用酵素結合免疫吸附分析法 (ELISA)、金奈米粒子免疫標記 (immunogold labeling)、組織病理學與黑色素測定等方法，以穿透式電子顯微鏡觀察結果，檢測尿素萃取的絲膠蛋白之抗酪氨酸酶、抗黑素生成作用與其免疫耐受性。結果顯示，絲膠蛋白可抑制酪胺酸脢的活性與降低黑色素細胞和角質細胞中MITF的表達，有助於減少黑色素大小與色素沉澱的程度。此外，絲膠蛋白可減少細胞激素如IL-4、IL-10和TGF-β等抗炎因子的產生，高濃度絲膠蛋白則降低過敏性趨化因子CCL8和CCL18濃度。然而，細胞骨架成分的高度保留證實絲膠蛋白對於黑色素細胞和角質細胞之間的黑色素運輸沒有影響。總而言之，絲膠蛋白透過抑制酪氨酸酶活性、調節MITF與減少發炎反應以抑制黑色素生成，有利於改善發炎後色素沉澱之症狀。

(2) 筆記

  1. 目的：絲膠蛋白
  2. 實驗：研究絲膠蛋白在細胞實驗中，抗酪氨酸酶、抗黑素生成與免疫耐受性之活性
  3. 結果：絲膠蛋白可抑制酪胺酸脢的活性、降低黑色素細胞和角質細胞中MITF的表達且減少細胞激素的產生
  4. 結論：絲膠蛋白有利於改善發炎後色素沉澱之症狀


5. 維吾爾族婦女高子宮頸癌率的相關因子

Husaiyin, S., Han, L., Wang, L., Ma, C., Ainiwaer, Z., Rouzi, N., Akemujiang, M., Simayil, H., Aniwa, Z., Nurimanguli, R., … Niyazi, M. (2018). Factors associated with high-risk HPV infection and cervical cancer screening methods among rural Uyghur women aged > 30 years in Xinjiang. BMC cancer, 18(1), 1162.

(1) 摘要

子宮頸癌為女性最常見惡性生殖道腫瘤，發病年齡輕，且近年來發病率更呈現上升趨勢。其中約有90%發病案例發生於開發中國家，中國為最大的開發中國家，每年約有130,000發病案例產生，而當中更有約80,000人死於子宮頸癌。中國新疆地區子宮頸癌發病率很高，維吾爾族婦女子宮頸癌患病率明顯高於其他種族，且相較於其他女性癌症，新疆婦女主要死於子宮頸癌，為影響婦女健康及預期壽命的主要因素。

本實驗於2015年7月至2016年5月，從中國新疆皮山縣當地診所招募了225名年齡大於30歲的維吾爾族農村婦女，進行High-risk HPV DNA檢測、陰道鏡檢查及子宮頸癌前病變的切片組織檢查，分析與High-risk HPV感染相關的因素，及比較不同篩檢方式的結果評估不同篩檢方式的臨床應用價值，以此作為相似醫療環境參考。結果顯示，在年齡大於30歲的維吾爾族農村婦女中， HPV感染的主要因素包括婚姻狀態和性行為的頻繁，而在本實驗結果陰道鏡檢查篩檢結果和病理學切片檢查結果具有高度一致性，具有高靈敏度、高特異性，且分析結果顯示該方法具有診斷鑑別價值，由此結果可以知道，若於醫療條件不足而無法進行病理學切片檢查的情形下，陰道鏡檢查作為子宮頸癌篩檢方式會是比較好的選擇。

(2) 筆記

  1. 前言：維吾爾族婦女子宮頸癌患病率明顯高於其他種族
  2. 目的：研究維吾爾族婦女高子宮頸癌率的相關因子
  3. 實驗：High-risk HPV DNA檢測、陰道鏡檢查、子宮頸癌前病變的切片組織檢查
  4. 結果：陰道鏡檢查篩檢結果和病理學切片檢查結果具有高度一致性
  5. 結論：醫療條件較不足時，陰道鏡檢查作為子宮頸癌篩檢方式會是比較好的選擇。

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