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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    探討Lunasin在肥胖微環境下對RAW264.7細胞與EL-4 T細胞免疫反應之影響
    (2021) 黃沛縈; Huang, Pei-Ying
    全球的肥胖盛行率在流行病學調查中依然居高不下,肥胖常常連帶許多代謝疾病的發生,原因在於肥胖過程中,脂肪組織會有多種免疫細胞浸潤,伴隨著促發炎性細胞激素的分泌,形成慢性發炎的環境,進而發展出許多疾病,包含第二型糖尿病、代謝症候群、心血管疾病及癌症等。Lunasin為一種天然種子胜肽,存在於許多穀類中,由43個胺基酸所組成,已被證實具有抗腫瘤、抗發炎、抗氧化、降膽固醇及免疫調節等功用。本實驗目的為探討肥胖微環境下,lunasin對於RAW264.7巨噬細胞與EL-4 T細胞免疫功能的影響。細胞培養時以添加3T3-L1脂肪細胞培養液(adipocyte condition medium, Ad-CM)與LPS (Lipopolysaccharide)刺激來模擬肥胖微環境。分析3T3-L1細胞分化過程中細胞激素的變化,隨著分化進行adiponectin、leptin、VEGF和PAI-1含量逐漸增加,顯示Ad-CM可作為肥胖微環境的模型,結果顯示在肥胖微環境下,lunasin處理能夠降低RAW264.7巨噬細胞經LPS或Ad-CM誘發的IL-1β及MCP-1的分泌量,亦降低其遷移能力;然而,在RAW264.7巨噬細胞極化實驗下,lunasin的處理並無影響。Lunasin處理能降低因LPS誘發的ROS生成量。此外增加Ad-CM模式下健康細胞的比例,以及降低其低活性細胞比例,另外,lunasin處理亦能增加RAW264.7巨噬細胞胞飲及胞吞活性。最後,使用共培養來探討3T3-L1脂肪細胞與EL-4 T細胞之間的相互作用,EL-4 T細胞與受TNF-活化3T3-L1脂肪細胞共培養的模式下,會刺激IL-6、TNF-α和IL-4分泌量增加,而lunasin的介入可以降低3T3+EL4共培養模式下的IL-4分泌量,降低3T3 (TNF-α)+EL4共培養中TNF-α分泌,但使IL-1β增加以恢復到基準值。綜合而論,lunasin可以降低RAW264.7巨噬細胞的發炎反應和氧化反應,並抑制遷移能力,且增加吞噬功能,在EL-4 T細胞與3T3-L1脂肪細胞共培養下具有調節細胞激素的效果。
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    以大鼠周邊及中樞神經損傷模式探討調節細胞激素對於神經系統的保護機制
    (2012) 趙伯寬; Po-Kuan Chao
    近年來的研究顯示,調節細胞激素有助於減少神經損傷後的神經發炎並且改善神經系統功能。在本研究當中,我們分別使用不同的大鼠模式來研究如何透過特定調節物質來改變周邊神經損傷及中樞神經傷害後細胞激素的表現。 首先,為了釐清組織病理評估結果與行為結果之間的關聯性,我們針對假手術對照組及長期壓迫神經損傷手術組大鼠的同側及對側脊髓神經背角及第五段腰椎的背根神經結,分別測量其c-Fos蛋白質表現以及小膠細胞活化作用。我們發現c-Fos蛋白質表現在長期壓迫神經損傷手術組大鼠的同側背根神經結並不會增加。此外,手術後72小時長期壓迫神經損傷引發c-Fos蛋白質表現增加只會出現在同側脊髓神經背角中。然而相對的,小膠細胞活化現象在脊髓神經背角兩側都非常顯著,同時也與機械性刺激引發痛覺過敏的行為結果一致。所以我們證實不僅有神經細胞、小膠細胞也在神經病變痛當中扮演角色,在中樞神經系統中,小膠細胞透過與神經細胞之間的交互作用對疼痛行為產生影響。 先前的研究中發現在神經系統中顆粒細胞刺激增生因子是一種重要的調節物質。所以本研究展示了與對照組相較的結果,在手術後的1到25天之間,投予顆粒細胞刺激增生因子有助於減輕長期壓迫神經損傷引發的熱痛覺過敏及機械性刺激過敏的現象。長期壓迫神經損傷手術手術後投予顆粒細胞刺激增生因子也減少動物熱痛覺過敏。推測若神經損傷後48小時內單次投與顆粒細胞刺激增生因子仍對於神經病變痛的治療具有效果。顆粒細胞刺激增生因子也驅動含鴉片類物質的聚多核細胞聚集進入受損的神經之中。長期壓迫神經損傷不僅導致背根神經結中的第六型細胞激素的mRNA及腫瘤壞死因子α亞型蛋白表現量增加,也使得脊髓中第一型細胞激素的蛋白表現量上升。這些細胞激素的產生都會被顆粒細胞刺激增生因子所抑制。我們更進一步發現長期壓迫神經損傷後,μ型鴉片受體出現在損傷的神經當中而且鴉片受體拮抗劑─naloxone methiodide減低了顆粒細胞刺激增生因子的抗痛效果,於是我們推論顆粒細胞刺激增生因子減輕熱痛覺過敏是透過鴉片類物質及其受體之間交互作用的結果。更進一步來看,投與顆粒細胞刺激增生因子可以抑制脊髓神經背角處因長期壓迫神經損傷所引發小膠細胞大量活化。這些結果推測在神經損傷初期單次全身性投予顆粒細胞刺激增生因子減輕神經病變痛的效果是透過活化聚多核細胞驅動的內生性鴉片類物質分泌,進而活化損傷神經當中的鴉片類物質受體,同時減少促發炎細胞激素,並減輕脊髓神經背角當中的小膠細胞活化現象。 而在大鼠神經損傷模式中,indomethacin曾被用來進行創傷的治療。基於西方墨漬法的分析結果, 我們發現Nogo-A蛋白表現在頭部創傷後八小時顯著增加。此外,頭部創傷引發受測動物的第一型細胞激素含量顯著提升,一般而言所有的頭部創傷相關的分子及細胞的後續反應都會被抗發炎藥物indomethacin所影響而顯著減少。更重要的是,頭部創傷刺激作用相關的Nogo-A及第一型細胞激素的含量明顯被具有專一性的反義寡核苷酸所抑制。我們的發現,出現Nogo-A表現受到抑制的初期反應是由indomethacin所賦予的,也減少第一型細胞激素的表現程度並且減輕頭部誘發的神經損傷。 總結以上,由於全身性投予顆粒細胞刺激增生因子或是indomethacin分別對於大鼠的周邊以及中樞神經損傷具有正面的影響,以顆粒細胞刺激增生因子或者是indomethacin來調節中樞神經系統中的促發炎細胞激素,很可能有成為治療中樞神經過敏化現象的嶄新療法。
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    絞股藍抑制OVA致敏小鼠呼吸道發炎反應
    (2008) 黃文忠; Wen-Chung Huang
    氣喘是一種慢性氣管發炎反應的疾病,在發作時常有窒息致命的危險性。氣喘患者發病時的病徵會出現呼吸困難、喘嗚音、胸悶和咳嗽等症狀,甚至會出現呼吸道收縮狹窄,呼吸道黏液增加,導致呼吸道被黏液阻塞窒息死亡。慢性氣喘患者呼吸道會出現大量嗜酸性球浸潤的現象,以及呼吸道過度反應 (airways hyperresponsiveness,AHR)的情形;更多的研究發現,Th2細胞所分泌的IL-4、IL-5、IL-9以及IL-13等細胞激素主要影響氣喘的病理表現,如果可以抑制Th2的細胞活化以及相關的激素分泌,將有助於減低氣喘的症狀。雖然類固醇是一種普遍用來治療氣喘的藥物,但其除了具有抑制免疫功能與呼吸道發炎的療效之外,也會出現許多不當的副作用,所以東方與西方醫學界都希望可以尋找更多的方法來治療氣喘的疾病。絞股藍 (Gynostemma pentaphyllum,又名七葉膽)為葫蘆科絞股藍屬的植物,因為生長分佈區域,加上已經被鑑定出之90多種絞股藍皂甙 (gypenoside)中,有六種與人蔘的皂甙相同,故絞股藍又有南方人蔘之稱。並且近年來學者對於絞股藍的藥理與臨床研究發現,絞股藍在臨床上有極多的功效;包括降血脂、血糖、抗衰老、抗腫瘤、增強免疫力等的作用。 我們發現接受腹腔注射或口服絞股藍抽出物5天的小鼠,其脾臟細胞分泌較高的Th1相關的細胞激素與IgG2a,並且可抑制Th2 相關細胞激素的分泌。所以絞股藍可能具有調節與改變Th1及Th2細胞之間的細胞激素分泌平衡性的能力,或許可以抑制氣喘病人體內較強的Th2活性,應該具有減緩氣喘病情的療效。本論文以雞卵蛋白 (ovalbumin, OVA) 為過敏原,引起小鼠產生呼吸道發炎等氣喘病徵,來測試絞股藍是否具有減緩氣喘的發炎與抑制其Th2活性的反應。我們設計幾個實驗模式,在先以腹腔注射致敏並吸入OVA 3次的IH3 模式中,OVA致敏小鼠餵食7天絞股藍抽出物,發現這些小鼠呼吸道過度反應、嗜酸性球浸潤與血清的OVA-IgE有明顯下降的現象;若再吸入過敏原 2次,除了更明顯抑制發炎病徵之外,也可以顯著抑制OVA-刺激培養之脾臟細胞分泌 Th2細胞激素。此外,我們亦以3個長期給藥模式,來檢定絞股藍抽出物是否對氣喘小鼠具有預防 (T-A 模式)、長期預防加治療 (T-B 模式)、或是長期治療 (T-C 模式) 的效果。實驗結果顯示,於T-A 實驗模式中,絞股藍抽出物並無法顯著降低AHR、嗜酸性球浸潤、以及血清的OVA-IgE等的發炎病徵。但是在T-A模式口服絞股藍的小鼠,在接觸過敏原的階段持續口服絞股藍 (T-B 模式),以及一開始接觸過敏原之後就長期給予絞股藍抽出物 (T-C 模式),兩者都可以有效減緩氣喘小鼠的發炎病徵與抑制其Th2活性的反應。綜合所有OVA致敏小鼠的實驗模式試驗,我們認為絞股藍具有治療氣喘模式小鼠的呼吸道發炎反應與抑制過度免疫反應的效果,但卻無法有效預防氣喘的發生。
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    Regulatory Effect of Fu-Ling on Th1 and Th2-type Cytokine Induced Immune Response
    (國立臺灣師範大學生命科學學系, 2002-??-??) 劉倩君; 李銘亮; 曾哲明
    茯苓為廣範使用的中華材之一,本實驗室先前研究証明茯苓顯著促進小鼠脾臟細胞IgG和IgA的分泌。此外,茯苓亦可顯著促進人類周邊血液單核球分泌IL-lγ、TNF-γ和IL-6,但對TGF-γ 的分泌呈現抑制作用。本研究目的在透過一系列實驗,證明茯苓可調節小鼠脾臟細胞分泌Th1型和Th2型細胞激素之能力。老鼠腹腔注射50%酒精萃取之茯苓萃取液,連續三天。分離脾臟及收集血清,經過ConA刺激培養。結果顯示,茯苓顯著提升血清中IL-2(Th1型細胞激素)及IL-4、IL-10(Th2型細胞激素)的濃度。藉由ELISA和RT-PCR技術進一步確認,結果証明茯苓同時促進小鼠脾臟細胞Th1型(lL-2,IFN-γ)和Th2型(lL-4、IL-10)之分泌量及mRNA表現量。延伸細胞激素變化調節IgG亞型分泌量的影響,發現茯苓萃取液顯著促進脾臟細胞分泌IgG1、IgG2a以及IgG2b,因此推論茯苓萃取液會藉由Th1型和Th2型細胞激素的分泌調節抗體的製造。
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    Enhancing Th1 Cell Activities in Mice by Short-term Oral Administration of Gynostemma Pentaphyllum Extracts
    (國立臺灣師範大學生命科學學系, 2007-06-??) 黃文忠; 沈建忠; 劉倩君; 郭敏玲; 張郁珮; 楊榮季; 李銘亮
    絞股藍 (Gynostemma pentaphyllum) 廣泛的分佈在中國南部、南韓與日本,在中國與有些亞洲國家,絞股藍被拿來當作保健茶飲用。我們曾嘗試將絞股藍的萃取液,連續五天腹腔注射到小鼠的腹腔,發現可以提升血液IgG2a的增加,脾臟細胞用Con A刺激後培養兩天,也可以發現Th1及Th2細胞相關的細胞激素會有上昇的現象。本實驗我們使用正常給藥的口服方式,觀察免疫反應表現是否與腹腔注射給藥一樣。實驗結果證明,短期口服絞股藍不僅可以增進血液IgG2a的量,也會促進脾臟細胞培養後Th1細胞相關的細胞激素增加,並且抑制Th2細胞相關的細胞激素IL-4的分泌量。