動物實驗證明,靈芝蛋白GMI能預防PM2.5對懷孕母鼠與胎鼠的毒害,有效維護兩代的健康

PM2.5的傷害遠超過你我想像,連我們的下一代也不放過,而且是從懷孕期間就已經開始。穹頂之下如何「孕育健康好寶寶」?由中原大學助理教授曾嘉儀和副教授招名威聯手發表在2019年5月2日《Scientific Reports》的研究證實,懷孕期間全程補充靈芝蛋白GMI的母鼠,不僅媽媽本身的免疫反應不受PM2.5影響,出生後的幼鼠也比較不易出現異常發炎、過敏體質、腦神經受損、學習記憶能力變差等問題。

文/吳亭瑶

20190529-FB

 

媽媽在懷孕期間吸入太多PM2.5,不僅會使自己陷入異常發炎的狀態,還會讓生出來的寶寶容易過敏、腦袋變笨。如何在PM2.5環伺下同時保護母、嬰兩代的健康?來自小孢子靈芝(Ganoderma Microsporum)的免疫調節蛋白(immunomodulatory proteins)GMI很可能是有效的解方。

由中原大學生物醫學工程學系助理教授曾嘉儀(美國羅格斯大學神經科學博士)和中原大學生物科技學系副教授招名威(美國羅格斯大學毒理學博士)共同率領的科研團隊證實,懷孕期間全程補充GMI的母鼠,不僅媽媽本身的免疫反應不受PM2.5影響,出生後的幼鼠也比較不易出現異常發炎、過敏體質、腦神經受損、學習記憶能力變差等問題。

此研究成果已在2019年5月2日獲刊於英國《Nature》(自然)旗下的科學期刊《Scientific Reports》(科學報導),為穹頂之下如何「孕育健康好寶寶」提供切實可行的參考。

 

GMI可逆轉PM2.5引起的異常發炎和過敏

研究者從母鼠懷孕首日就開始給予「濃度超過紫爆等級」的PM2.5──此PM2.5乃收集自美國環保署的髒空氣,與2016年發表在《美國中醫藥雜誌》的松杉靈芝萃取物抗PM2.5研究中所使用的PM2.5是同一種──在母鼠懷孕的21天期間,每隔一天讓母鼠吸一次;至於GMI則是天天餵食,每天0.33或3.3 μg/mg。另外還有母鼠是不給GMI或PM2.5的,以與前面兩組進行對照和比較。

實驗發現,懷孕期間吸入大量PM2.5的母鼠,在生產前一天的驗血結果,不論是整體白血球(即免疫細胞)的總數,或是在白血球中占比最大、對發炎反應起關鍵作用的嗜中性白血球,還是促發炎因子的含量──包括由免疫細胞分泌的TNF-α、MCP-1、IL-1β、IL-15等細胞激素,以及由血管內皮細胞分泌的生長因子VEGF──都比未受PM2.5毒害的懷孕母鼠要來得高出許多(圖1~2)。

這些現象說明了,長期受到PM2.5刺激的免疫系統和血管組織,會讓身體持續處在發炎狀態。必要性的發炎有助維護健康,但長期性的發炎就有害健康了。所以這對懷孕的母親來說絕對不是什麼好消息,更何況還會波及到下一代,讓鼠寶寶從一出生就帶有慢性發炎和容易過敏的體質(圖3)。

相較之下,有吃GMI的母鼠,即使吸入等量的PM2.5,上述和發炎相關的指標都明顯緩和,甚至與未吸PM2.5的健康母鼠差不多,而且還連鼠寶寶的免疫調節能力也跟著受惠(圖1~3),突顯出GMI具有抵消PM2.5傷害的無窮潛力。

20190529-1

圖1  懷孕母鼠血液裡的白血球數量

 

20190529-2

圖2  懷孕母鼠血液裡的促發炎因子

 

20190529-3

圖3  初生幼鼠的白血球數量和過敏相關指標

 

GMI可逆轉PM2.5造成的學習記憶障礙

待幼鼠成長到相當於人類念國中的青春期階段,研究人員進一步測試牠們的學習記憶能力。首先是長期記憶能力的評估:連續花四天的時間每天給這群鼠青年上一次游泳課,讓牠們知道泳池中的休息平台在哪裡,並在第五天進行考試,計算其找到休息平台所需的時間。

由於老鼠天生不喜歡水,所以會盡全力找到休息平台並跑到上面休息,因此找到休息平台的時間愈短,代表牠的長期記憶能力愈好。結果就如圖4A所示,曾在媽媽肚子裡遭受PM2.5危害的老鼠,考試成績最差;如果牠的媽媽在懷孕期間有吃GMI的話,那麼牠則會像「懷孕期間媽媽呼吸乾淨涳氣」的同伴一樣聰明。

類似的結果也出現在工作記憶能力(working memory)的試驗結果。所謂工作記憶是指,將新接觸的訊息保留在腦中一段時間,並利用過去的學習經驗,在腦中進行運算處理的能力,例如心算就是仰賴工作記憶的典型例子。

如何評估老鼠這方面的能力?同樣也是採用上述的「水迷宮」進行評估,不同的是,先前的訓練和考試,休息平台都固定在同一個位置上,而這個階段的試驗則是,不管訓練的五天期間或考試當天,每次都改變休息平台的位置。

結果就如圖4B所示,鼠媽媽在懷孕期間吸入PM2.5,其子代的工作記憶能力會受到嚴重的影響,但如果吸入PM2.5的鼠媽媽有GMI保護,下一代的工作記憶能力則沒有出現受損的情形。

20190529-4

圖4  幼鼠長大後的學習記憶能力

 

GMI可減輕PM2.5對腦神經的傷害

由於學習記憶是由大腦中的海馬迴所掌管,因此研究者進一步分析了這群幼鼠的海馬迴,結果就和先前的實驗結果相呼應:

鼠媽媽在懷孕期間吸入大量的PM2.5,其子代海馬迴的神經發育(圖5B),不管是神經元樹突狀分支的數量和長度,都遠遜於懷孕期間媽媽呼吸乾淨空氣的下一代(圖5A),但如果鼠媽媽在懷孕期間全程補充GMI,則有辦法抵擋PM2.5對鼠寶寶的傷害(圖5C)。

20190529-5

圖5  幼鼠長大後海馬迴裡的腦神經組織

 

值得一提的是,所有幼鼠從出生後都是給予乾淨的空氣。也就是說,上述兩項學習記憶試驗數據,完全是懷孕期間鼠媽媽有沒有吸PM2.5、有沒有吃GMI的結果。所以PM2.5真的會透過母體害下一代變笨,而補充GMI也確實可以避免這樣的憾事發生。

此外,GMI對腦神經的保護作用甚至還有可能降低下一代發生阿茲海默症、精神分裂症、普里昂蛋白疾病(腦組織因普里昂蛋白異常而受到破壞)等腦神經疾病的風險。因為本研究的另一項實驗發現,懷孕期間吸入PM2.5的鼠媽媽,其腹中胎兒的腦神經,有11個相關的基因表現會因為GMI的補充,而出現逆轉性的改變。

 

別讓孩子的健康輸在起跑點

PM2.5的傷害遠超過你我想像,連我們的下一代也不放過,而且是從懷孕期間就已經開始。同時,PM2.5的存在也遠比你我想像中的無遠弗屆,不只在存於室外的髒空氣裡,連炒菜的油煙、二手菸也都有這類「顆粒直徑在2.5 μm(微米)以下的細懸浮微粒」存在。

這些吸附各式各樣有毒物質的細小微粒能進到肺部深處,甚至還會穿透血管、隨著血液循環毒害全身,也會透過羊水和臍帶影響胎兒。我們也許有辦法透過一些方式少吸一點PM2.5,但要完全避開PM2.5卻不是容易的事,尤其是生活在都市叢林的人更是如此。一旦隨著時間使體內累積的PM2.5愈來愈多,PM2.5的傷害就可能發生。

所以,唯一可靠的方法,就是讓身體本身可以對抗PM2.5。來自小孢子靈芝的免疫調節蛋白GMI,就是這麼一個可以保護母嬰健康、不讓寶寶輸在起跑點的好東西!

〔資料來源〕Tseng CY, et al. The effect of Ganoderma Microsporum immunomodulatory proteins on alleviating PM2.5-induced inflammatory responses in pregnant rats and fine particulate matter-induced neurological damage in the offsprings. Sci Rep. 2019 May 2; 9: 6854. doi: 10.1038/s41598-019-38810-5.