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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Item 環境因子與Abeta1-40加成性傷害空間學習及記憶行為(2010) 黃慧貞; Hei-Jen Huang阿茲海默氏症(Alzheimer's Disease)於中樞神經系統內主要病變特徵之一為澱粉樣斑塊堆積。Aβ蛋白質(長約39到43個胺基酸)是穿膜本體蛋白質β-amyloid precursor protein (APP)的代謝物,是造成澱粉樣斑塊最主要之原因;大部分Aβ蛋白質為Aβ1-40與Aβ1-42。雖然Aβ1-42於澱粉樣斑塊及認知功能受損中扮演著舉足輕重的角色,但是在阿茲海默氏症早期階段時Aβ1-40的分泌量遠超過Aβ1-42;甚至有研究發現Aβ1-40在阿茲海默氏症晚期階段病因形成有所相關。因此本論文主要探討環境因子是否會提升Aβ1-40的毒性及如何造成神經退化之機轉。首先,第一個實驗所運用的環境因子為第I型糖尿病所造成的高血糖與Aβ1-40交互作用所產生的影響。結果發現,單獨高血糖或Aβ1-40都無法造成海馬回顯著性地神經退化及空間學習及記憶之損壞;但是高血糖同時併入Aβ1-40會造成Aβ1-40大量堆積、氧化壓力增加及細胞凋亡,最後導致空間學習及記憶之受損。第二個實驗主要探討老化(aged)與Aβ1-40之間的關係,所使用的老鼠為阿茲海默氏症雙基因 (APP/PS1) 突變的背景鼠種(C57BL/6J × C3H)。雖然不論何種阿茲海默氏症基因轉殖鼠均無法完全模擬人類罹患阿茲海默氏症,然而不同鼠種背景之阿茲海默氏症基因轉殖鼠其致病原因及行為受損程度卻有所差異。因為我們實驗室APP/PS1雙基因突變的基因轉殖鼠其背景鼠種為(C57BL/6J × C3H),所以此實驗對象為C57BL/6J (母) 與 C3H (公) 交配所產生的第一子代公鼠。結果發現,老化與Aβ1-40交互作用會產生短暫性體重下降及空間記憶提取之問題;所以推測體重短暫性下降或許是老年癡呆症的早期訊號。最後一個實驗探討之環境因子是目前時下許多人所面臨之狀況—壓力,觀察壓力與Aβ1-40之間的交互作用;結果發現海馬回處出現細胞凋亡及突觸功能受損而導致嚴重的空間學習及記憶之受損。綜合以上的結果,發現Aβ1-40的毒性會受到環境因子之影響而提升而且不論哪一種環境因子與Aβ1-40相互作用都是透過氧化壓力之傷害,因此建議抗氧化壓力之治療或預防措施能延緩阿茲海默氏症病程之發展。Item 台灣人族群阿茲海默氏症及血管型失智症的生物標記評估(2009) 王秀觀; Hsiu-Kuan Wang阿茲海默症與血管型失智症是最普遍的兩類失智症。目前有關阿茲海默症的疾病診斷生物標記分子研究中,已知的遺傳標記分子有脂蛋白E基因4對偶基因、類澱粉蛋白前驅蛋白基因突變、早老素1及早老素2基因突變等。腦部及腦脊髓液中tau蛋白與類澱粉蛋白含量則為已確認的阿茲海默症疾病診斷蛋白標記分子。本研究利用台灣阿茲海默症、血管型失智症與正常人族群基因分型技術,分析候選基因多型性變異與疾病的相關性。結果發現脂蛋白E基因4對偶基因是阿茲海默症、而非血管型失智症的風險因子;血管收縮素轉換酶基因DD基因型、D對偶基因和-240 T – Alu D單套型是阿茲海默症與血管型失智症的風險因子;此外,實驗結果顯示介白素1基因-889 CT基因型對於70歲以上的血管型失智症罹病感受方面具有潛在的保護功能;同時,熱休克A5基因-415 AA/-180 GG基因型、-415 A/-180 G對偶基因會減低罹患阿茲海默症的風險。基因表現分析結果亦顯示,具有-415 A/-180 G對偶基因的細胞在遭受內質網壓力之後,其熱休克A5蛋白被誘發產生的程度明顯增加。由於尋找阿茲海默症淋巴細胞的生物標記的可行性,本論文亦分析了8個阿茲海默症及4個年齡、性別配合之正常人的APP蛋白型式及氧化蛋白,但未找到明顯的蛋白標記。以上實驗結果顯示,上述與阿茲海默症及/或血管型失智症的罹病相關的基因,可作為協助疾病診斷的遺傳標記分子。Item TBP功能缺失參與阿茲海默氏症果蠅模式中之類澱粉蛋白毒性(2015) 鄭建文; Jian-Wen Zheng蛋白質不正常的折疊聚集是許多退化性神經疾病的指標之一,其中也包括阿茲海默症。目前已知阿茲海默症常見的致病原因有二,其一為細胞外β類澱粉蛋白質堆積;另一病徵則為Tau蛋白質堆積所形成的神經纖維狀糾結並造成漸進性的腦皮層萎縮。不正常的蛋白質堆積也是其他退化性神經疾病的常見特徵之一,包括遺傳性的多麩醯胺酸疾病亨丁頓舞蹈症和小腦萎縮症。在上述的這些退化性疾病當中皆有一定比例的不可溶性的轉錄因子TATA box binding protein(TBP),這些包含麩醯胺酸的不正常折疊堆積也可能是造成阿茲海默症的原因之一。先前已有資料顯示正常野生型的TBP和β類澱粉蛋白質以及Tau蛋白質在阿茲海默症的病人腦中堆積,根據此一證據我們進一步在果蠅模式下實驗證實β類澱粉蛋白質可能透過影響TBP的結合功能或是轉錄功能進而成阿茲海默症的成因之一。我們的研究發現大量表現β類澱粉蛋白質在果蠅的特定組織部位造成許多病理上的症狀,包括複眼細胞的退化、運動行為缺陷及壽命減短等現象;相反地增加TBP的表現則能有效的改善上述退化及行為等性狀,而抑制果蠅內生性的TBP蛋白則使得這些性狀更加嚴重。另外,運用EMSA的方式證實類澱粉蛋白濃度提高造成了TBP對TATA DNA的結合力下降。在果蠅的腦中我們也發現隨著時間上升類澱粉蛋白聚集也因共同表現TBP而減少了聚集的數量,顯示出正常功能的TBP能夠有效的減緩類澱粉蛋白造成的毒性。我們的研究結果顯示出TBP參與阿茲海默症果蠅致病機轉。Item 中草藥及天然或合成化合物對阿茲海默氏症細胞與動物模式的治療效用(2018) 邱雅貞; Chiu, Ya-Jen阿茲海默氏症(AD)是有關漸進性認知衰退和記憶力喪失的疾病, 也是最常見的一種老人痴呆症,病理學上病徵之一是由 β-澱粉樣 (Aβ)沉積物組成的老年斑。研究發現,腦中的 Aβ 堆積會造成氧化壓 力和發炎損傷,進而導致神經細胞凋亡及認知功能失調。有鑑於 此,尋找可能減少 Aβ 聚集的方法,可能有效治療 AD。本研究檢視 中藥脹果甘草(G. inflata)及其活性成分甘草查爾酮 A (Licochalcone A)、甘草素(Liquiritigenin),和本校化學系姚清發老師提供的合成化 合物 NC009-1,抑制 Aβ 聚集的情形及神經保護性。誘導性 Aβ-GFP 293 細胞、硫黃素 T (Thioflavin T)或 DPPH 清除自由基試驗結果顯 示,脹果甘草/活性成分和 NC009-1,皆可抑制 Aβ 蛋白聚集和相關 聯的氧化壓力。此外,LPS/IFN-γ 刺激發炎的小鼠 BV-2 微膠細胞試 驗顯示,脹果甘草/活性成分可減少 BV-2 的發炎反應,來達到抗發 炎的效果。另外,誘導性 Aβ-GFP SH-SY5Y 細胞試驗結果顯示,脹 果甘草/活性成分和 NC009-1 可抑制乙醯膽鹼酶(acetylcholinesterase) 活性、增強 SOD2 表現、及/或促進神經突生長。為瞭解脹果甘草/活 性成分和 NC009-1 對細胞保護的分子機制,以抗體或 PCR 矩陣,檢 測 Aβ-GFP SH-SY5Y 細胞中,與細胞凋亡相關蛋白或阿茲海默氏症 相關基因的表現。結果發現,脹果甘草/活性成分可減緩 BCL2 的下 降,並減低 IGFBP2 的上升、凋亡蛋白酶 3 的切割、BAD 及 BAX 的量,來保護 Aβ-GFP SH-SY5Y 細胞免於 BV-2 制約培養液誘導的 細胞死亡。然而 NC009-1 在 Aβ-GFP SH-SY5Y 細胞中,可正調控 APOE 和 TRKA 的表現。在鏈脲佐菌素(Streptozocin)誘導高血糖的 PS1M146V、APPSwe 和 TauP301L 三基因(3×Tg) AD 轉殖鼠的實驗中, NC009-1 並可挽救 APOE 和 TRKA 的減少,降低海馬迴及腦皮層中 Aβ 及 Tau 的量,及減緩認知缺失。這些研究結果指出,脹果甘草/ 活性成分與 NC009-1 可能作為 AD 的治療策略。Item 降低Aβ聚集導致阿茲海默氏症之新穎甘草查爾酮A與香豆素之衍生物的藥物開發(2017) 李欣穎; Lee, Shin-Ying阿茲海默氏症(Alzheimer's disease,簡稱AD),是老年癡呆症中最普遍的類型,臨床症狀包括漸進性認知功能下降以及長期記憶損傷。阿茲海默氏症的病理特徵主要可分為細胞外β-澱粉樣蛋白(β-Amyloid,簡稱Aβ)聚集形成的澱粉樣蛋白斑塊(Amyloid plaque),以及細胞內過度磷酸化tau蛋白形成的神經纖維纏結(Neurofibrillary tangles,簡稱NFTs)。Aβ斑塊造成神經細胞死亡的途徑包括氧化壓力提升、細胞外毒性、能量耗損以及細胞凋亡等,因此新Aβ聚集抑制劑的開發對於阿茲海默氏症的治療十分重要。甘草查爾酮A (Licochalcone A)及香豆素(Coumarin)為來自植物的天然化合物,具增強粒線體新生及/或抗氧化的功能。為了改善甘草查爾酮A及香豆素對阿茲海默氏症的可能治療效果,先前的研究透過化學修飾合成五種可抑制第三型小腦萎縮症polyQ蛋白聚集及幫助tau蛋白摺疊的衍生物。本研究首先以生化實驗檢測甘草查爾酮A、香豆素及五種合成衍生物捕捉自由基及抑制Aβ 聚集之能力。接著利用誘導表現Aβ-GFP之293/SH-SY5Y細胞,檢測待測化合物降低Aβ錯誤折疊及神經保護作用。在檢測的化合物中,衍生物LM-031細胞毒性最低,且具有自由基捕捉能力及Aβ聚集抑制能力,並可降低Aβ-GFP 293細胞中Aβ的錯誤折疊及相關的活性氧化物、凋亡蛋白酶-3活性,及促進Aβ-GFP SH-SY5Y細胞神經突生長。LM-031、甘草查爾酮A及香豆素可增強熱休克蛋白HSPB1表現,來增加Aβ-GFP融合蛋白溶解度,並正調控轉錄因子NRF2,來促進抗氧化反應元件依存的NQO1及GCLC表現。此外,在Aβ-GFP SH-SY5Y細胞中,LM-031、甘草查爾酮A及香豆素皆可增加與細胞存活、生長及/或抗凋亡相關因子的表現,如腦源性神經滋養因子BDNF、cAMP效應元件結合蛋白CREB、B细胞淋巴瘤蛋白-2 BCL2、胞外訊息調節激酶(ERK) 1/2、AKT絲胺酸/蘇胺酸激酶1 (AKT)等。本研究結果顯示甘草查爾酮A、香豆素及新穎查爾酮-香豆素雜合物LM-031可降低Aβ聚集及神經保護,提供臨床上阿茲海默氏症治療新的參考策略。 關鍵字:阿茲海默氏症,β-澱粉樣蛋白,查爾酮-香豆素雜合物,抗氧化,抗凋亡。Item 以amyloid-β 聚集為目標的阿茲海默氏症治療策略(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2013-??-??) 黃鉦翔; 林志信; 李承榆; 簡虹琪; 陳廷碩; 李琦玫; 李桂楨; Chen-Hsiang Huang, Chih-Hsin Lin, Cheng-Yu Lee, Hong-Chi Chien, Ting-Shou Chen, Chi-Mei Lee, Guey-Jen Lee-Chen阿茲海默氏症是最常見的漸進性的認知能力下降和記憶力減退的失智症,病理上此疾病的特點是細胞外Aβ 胜肽的類澱粉斑塊沉積和細胞內神經纖維糾結。已知類澱粉沉積會增加氧化壓力、細胞興奮性毒性、能源消耗和細胞凋亡,最後導致神經細胞死亡。先前Aβ42-GFP 融合蛋白的研究顯示,Aβ42 胜肽的聚集可反應在相連的GFP 蛋白之綠螢光亮度上。故本研究建立表現Aβ42-GFP 融合蛋白的Tet-On 293 細胞作為篩檢平台,藉測定綠螢光亮度增加情形,來檢測可延緩或抑制Aβ 聚集的抑制物。首先檢測作為正控制組的薑黃素,可顯著增加綠螢光亮度。進一步以工研院提供的植物藥前處理細胞8 小時後誘導Aβ42-GFP 表現三天,發現NTNU-043、057、059、071 等植物藥可顯著增加綠螢光亮度,並伴隨著伴隨蛋白HSPB1 表現的增加。我們的結果顯示上述植物藥可抑制Aβ 聚集及其可能的機制,此篩檢平台可用來篩檢更多有潛能治療阿茲海默氏症的植物藥。Item 以amyloid-β 聚集為目標的阿茲海默氏症治療策略(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2013-??-??) 黃鉦翔; 林志信; 李承榆; 簡虹琪; 陳廷碩; 李琦玫; 李桂楨; Chen-Hsiang Huang, Chih-Hsin Lin, Cheng-Yu Lee, Hong-Chi Chien, Ting-Shou Chen, Chi-Mei Lee, Guey-Jen Lee-Chen阿茲海默氏症是最常見的漸進性的認知能力下降和記憶力減退的失智症,病理上此疾病的特點是細胞外Aβ 胜肽的類澱粉斑塊沉積和細胞內神經纖維糾結。已知類澱粉沉積會增加氧化壓力、細胞興奮性毒性、能源消耗和細胞凋亡,最後導致神經細胞死亡。先前Aβ42-GFP 融合蛋白的研究顯示,Aβ42 胜肽的聚集可反應在相連的GFP 蛋白之綠螢光亮度上。故本研究建立表現Aβ42-GFP 融合蛋白的Tet-On 293 細胞作為篩檢平台,藉測定綠螢光亮度增加情形,來檢測可延緩或抑制Aβ 聚集的抑制物。首先檢測作為正控制組的薑黃素,可顯著增加綠螢光亮度。進一步以工研院提供的植物藥前處理細胞8 小時後誘導Aβ42-GFP 表現三天,發現NTNU-043、057、059、071 等植物藥可顯著增加綠螢光亮度,並伴隨著伴隨蛋白HSPB1 表現的增加。我們的結果顯示上述植物藥可抑制Aβ 聚集及其可能的機制,此篩檢平台可用來篩檢更多有潛能治療阿茲海默氏症的植物藥。Item 以amyloid-β 聚集為目標的阿茲海默氏症治療策略(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2013-??-??) 黃鉦翔; 林志信; 李承榆; 簡虹琪; 陳廷碩; 李琦玫; 李桂楨; Chen-Hsiang Huang, Chih-Hsin Lin, Cheng-Yu Lee, Hong-Chi Chien, Ting-Shou Chen, Chi-Mei Lee, Guey-Jen Lee-Chen阿茲海默氏症是最常見的漸進性的認知能力下降和記憶力減退的失智症,病理上此疾病的特點是細胞外Aβ 胜肽的類澱粉斑塊沉積和細胞內神經纖維糾結。已知類澱粉沉積會增加氧化壓力、細胞興奮性毒性、能源消耗和細胞凋亡,最後導致神經細胞死亡。先前Aβ42-GFP 融合蛋白的研究顯示,Aβ42 胜肽的聚集可反應在相連的GFP 蛋白之綠螢光亮度上。故本研究建立表現Aβ42-GFP 融合蛋白的Tet-On 293 細胞作為篩檢平台,藉測定綠螢光亮度增加情形,來檢測可延緩或抑制Aβ 聚集的抑制物。首先檢測作為正控制組的薑黃素,可顯著增加綠螢光亮度。進一步以工研院提供的植物藥前處理細胞8 小時後誘導Aβ42-GFP 表現三天,發現NTNU-043、057、059、071 等植物藥可顯著增加綠螢光亮度,並伴隨著伴隨蛋白HSPB1 表現的增加。我們的結果顯示上述植物藥可抑制Aβ 聚集及其可能的機制,此篩檢平台可用來篩檢更多有潛能治療阿茲海默氏症的植物藥。