《Nature》研究：小鼠愛不愛運動受遺傳影響不大，但與腸道微生物有關
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研究人員觀察到，愛運動的小鼠跟懶惰的小鼠相比，在遺傳基因體學或生化數值上沒有任何顯著差異，顯示遺傳基因對運動能力的影響很低。但研究人員觀察到，若給予愛運動小鼠抗生素降低腸道微生物時，這些愛運動的小鼠運動能力降低50％，大腦中的多巴胺濃度下降。
文：李林璦
日前，賓州大學（U Penn）佩雷爾曼醫學院（Perelman School of Medicine）的研究團隊發現，腸道中的微生物可能會影響運動的意願。研究指出，腸道微生物所分泌的代謝物會刺激神經元，進而提高大腦中多巴胺濃度，讓實驗動物提高運動表現。該研究發表於《Nature》期刊。
運動會引起大腦神經化學變化而帶來刺激性快感，為了瞭解為何有人喜歡運動、有人不喜歡，賓大微生物學家Christoph Thaiss培育出199隻具遺傳多樣性的小鼠，其中有些小鼠在48小時內在輪子上跑了30多公里，而其他小鼠很少在輪子上跑，將這些小鼠分組後，測量其基因型、血清中代謝物、糞便中的16S核醣體DNA（16S ribosomal DNA, 16S rDNA）定序與代謝體分析。
研究人員觀察到，愛運動的小鼠跟懶惰的小鼠相比，在遺傳基因體學或生化數值上沒有任何顯著差異，顯示遺傳基因對運動能力的影響很低。
但研究人員觀察到，若給予愛運動小鼠抗生素降低腸道微生物時，這些愛運動的小鼠運動能力降低50％，大腦中的多巴胺濃度下降，而多巴胺是與運動帶來快感相關的神經傳導物質，不過在停止抗生素治療後，小鼠又恢復愛運動，表示微生物的影響是立即性且可逆。
研究人員還發現，消除微生物似乎只影響特定運動，不影響一般活動，因為在籠內活動力測試（home-cage activity test）與曠野實驗（Open field test, OFT）中，抗生素治療前後均無顯著差異。
研究團隊還發現，腸道沒有細菌的無菌鼠若攝取愛運動小鼠的腸道微生物後，會變更加活躍。研究人員推測，腸道微生物似乎會發出訊號，干擾大腦中負責分解多巴胺的酵素，使多巴胺在酬償中樞（reward center）累積。
而多巴胺的降解受到單胺氧化酶（Monoamine oxidase, MAO）調控，因此，研究人員進一步透過化學方法阻斷MAO對多巴胺的降解後，確定了增強多巴胺分泌的訊號是從腸道傳遞到大腦紋狀體。
研究團隊發現脊神經對於微生物的訊號更加敏感，且神經末梢受體TRPV1受損的小鼠，其運動表現障礙與抗生素去除微生物小鼠類似，透過刺激脊神經和受體TRPV1，可讓缺乏腸道微生物的小鼠發出增加運動的指令。
研究人員接著解剖這些脊神經進行研究，並將能誘發脊神經傳遞訊號增強多巴胺的腸道微生物與其產生的代謝物——脂肪酸醯胺（fatty acid amide, FFA）餵給已用抗生素將腸道微生物消除的小鼠，發現FFA中的油醯乙醇醯胺（N-oleoylethanolamide）能夠活化這些小鼠脊神經訊號、紋狀體中多巴胺濃度和運動表現。
哈佛醫學院微生物學家Aleksandar Kostic、同時也是正在開發運動益生菌的公司FitBiomics聯合創辦人，他指出，這項研究確定了腸道微生物對運動的重要性，並提供腸道與大腦相互影響的證據，未來有望開發出口服藥片影響腸道微生物，進而誘導人們產生運動的慾望。
Kostic表示，以往研究也發現，馬拉松選手的腸道中有特定微生物濃度很高，顯示腸道中微生物與運動有關，幾乎可以肯定小鼠的試驗結果與人類極為相似。
參考資料
- Gut microbes make mice exercise more. Might they do the same in humans?（Science）
- A microbiome-dependent gut–brain pathway regulates motivation for exercise（Nature）
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責任編輯：朱家儀
核稿編輯：翁世航
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臺灣年輕科學家的幕後推手，李長榮教育基金會為優秀青年人才打造走向國際的舞台
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臺灣的年輕人才值得更多機會與資源，李長榮教育基金會作為一個拋磚引玉的角色，除了舉辦李謀偉科學論壇，讓年輕科學家能和國際頂尖大師進行交流，更辦理多項獎助學金計畫，希望能喚起更多人對人才教育的重視，並共同參與其中。
出於對人才培育的重視，李長榮教育基金會自創立以來，就以推動創新研究思維、促進產業與學術領域的交流互動為核心，開辦各式獎學金計畫與李謀偉科學論壇來幫助年輕世代。其中由李長榮集團總裁李謀偉與李長榮教育基金會董事長楊賽芬所贊助的「李謀偉科學論壇」（Bowei Research Conference, 以下簡稱BRC），更提供了讓年輕科學家能接觸到各國頂尖學者的機會，接受豐沛的知識洗禮。
李謀偉總裁在麻省理工學院求學期間，模塑了自己對於教育、知識傳授形式的想法。在回國後，更對臺灣年輕學子，因為受限於環境、經濟等條件而無法進一步打開國際視野、接觸到更多領先知識，甚至與世界級專家學者進行交流等，感到可惜。因此李謀偉總裁運用自己的資源，透過主辦BRC，將國際頂尖的科學家，帶進臺灣。
最高度期待的科學盛會，BRC李謀偉科學論壇
2023年舉辦的第三屆BRC，邀請到國際間最重量級的學者群來到臺灣，並交由科學諮詢委員會（Scientific Advisory Board, 以下簡稱SAB）負責推薦講者與規劃整個論壇流程。其中，SAB的主席，同時也是國際知名的化學家——Dr. Ehud Keinan，今年已是第二次參加BRC，他在談及論壇的意義，以及自己為此所投入的心力時，非常懇切地表示：「我人生中很大的一部分，都在為了幫助更多年輕科學家、為他們創造機會而努力，我不求取任何回報，只希望能夠為科學界與科學人才，打造一個更有活力的未來。」Dr. Ehud Keinan表示，當初他向李謀偉總裁建議，BRC應該要往更國際化、更高規格的形式發展，立刻獲得總裁的全力支持。
最初在廣邀國際學者參加時，由於是非常新鮮的嘗試，也不為人所知，許多專家學者們都是在再三請託之下才願意來到臺灣，但是經過了兩屆的經營與鑽研，成果逐漸發酵，BRC在國際間打響了名聲。「這些重要的學者，現在都非常樂意來參加論壇，甚至預約了明年（2024年）要再次來訪，這真的是非常令我們感到振奮和感動。」Dr. Ehud Keinan充滿期盼地說道。
李謀偉總裁也進一步說明BRC的目標，是希望臺灣年輕學子與世界最頂尖科學家的切磋能夠有更多靈感碰撞，並進一步發展為改善人類生活的關鍵。他補充說明，這樣的靈感碰撞，不是大家規規矩矩坐在會議室中就會出現，所以BRC從地點到議程的安排，都跟一般論壇不一樣，參考了美國戈登論壇的作法，選擇一個遠離都市紛擾的僻靜地點，讓所有與會者可以在這裡充分地放鬆、沈澱思緒。
在議程上，除了研討會之外，也會穿插安排休閒活動的交流時段。「我們邀請所有的學者和學生一起去健行、或騎自行車。在藍天白雲下，所有人都在很輕鬆自在的狀態中，自然而然地互動、談天。這是因為我相信，很多的靈感火花，就是在這個時候迸現。」李謀偉總裁認為這樣的安排，提供年輕學子一個跟大師們素面相見的絕佳機會，更是建立友誼、提高交流延續性的最好方法。
化學如何改變人類的生活，分子工程是科技新未來
第三屆BRC的主題為「The Magic of Chemistry」，議題聚焦在「New Frontier of Molecular Engineering – Electronic & Optical Materials（前瞻分子工程——電子與光學材料）」。針對這次的主題，Dr. Ehud Keinan分享，化學是事物的基礎，是滿足人類生活需求的科技中，最重要的元素。科學家發揮想像力，在自然生物、礦物，甚至化學元素中，找到可以模仿的靈感，再利用科學的方式重新整合這些素材，創造出了令人驚嘆不已的成果。
說到本次與會的科學家，Dr. Ehud Keinan興奮地介紹：「他們都是現今世界上，最重要、最有影響力的科學家。」包括諾貝爾獎、普里斯特利獎章（Priestley Medal）、威爾許獎（Welch Award in Chemistry）、沃爾夫獎（Wolf Prize）的得主們，或者擁有實力角逐這些獎項的科學家。
Dr. Ehud Keinan認為，對於年輕科學家來說，最好的刺激就是近距離的接觸這些大師，認識他們、了解他們的故事和思考的方式，從中獲得關於研究、科學、未來的種種啟發。「這是最高的學習，比起念任何理論，或者坐在課堂中記著一頁又一頁的筆記還要重要，你獲得的不只是知識，還有這個知識的發展過程。」
另外值得一提的是，本屆BRC所邀請的其中兩位學者，在論壇這段時間分別獲得了國際級大獎。科學諮詢委員翁啟惠院士，以醣科學的開創性研究，榮獲以色列化學學會Medicinal Chemistry Section（MCS-ICS）Barry Cohen藥物化學獎；而Jackie Yi-Ru Ying教授，則是成功將奈米科技與技術醫學結合，榮獲費薩爾國王國際科學獎（King Faisal Prize），成為首位獲得此項殊榮的女性科學家，Jackie Yi-Ru Ying教授在得知獲獎消息後，更俏皮地分享：「BRC is my lucky conference！」
多管道促進人才培育，讓世界看見臺灣年輕科學家
「我認為，對學生來說，不需要去要求他們有創意、有想法，因為這些事情並不是可以透過教導或學習而來的。對有志於從事科學的年輕人來說，只需要有自信，對自己正在做的事情與目標有信心。」自從15年前Dr. Ehud Keinan第一次訪問臺灣之後，他便時常因為教學或演講再次來訪。在他眼中，臺灣的學生們充滿了可能性，以及對知識的渴求。這就是為什麼他非常希望透過BRC，將大師們帶到臺灣，讓大師的身教和言教，給予學生們更多正面的鼓勵和刺激。
這樣的想法，和對於促進人才培育，無私挹注資源的李謀偉總裁不謀而合，因此這些年來，除了舉辦BRC，李長榮教育基金會也提供優秀人才更多獎勵管道，例如：優秀學生獎學金、李長榮博士生獎助學金計畫、李長榮碩士生獎助學金計畫等。李謀偉總裁特別提到：「教育是改變一個人的人生、改變一個社會最重要的動力。」這就是為什麼李長榮教育基金會，將持續推動各種研究活動，提供獎項、獎學金，希望幫助臺灣的年經科學家與學子，在研究與學習的道路上，能夠走得更自在、順遂。
