Browsing by Author "呂國棟"
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Item fmr1基因剔除影響斑馬魚社會行為發育與Omega-3多元不飽和脂肪酸之治療效果(2016) 徐茂庭; Hsu, Mao-TingX染色體脆折症(fragile X syndrome, FXS)是最普遍的遺傳性智能障礙症。前人文獻指出FXS在男性及女性的好發比例分別約1/4000及1/8000，而疾病形成原因主要為在表現fmr1基因的啟動子(promoter)上具有過多的CGG重複導致fmr1基因無法正常表現蛋白質(fragile x mental retardation protein, FMRP)與其功能。FXS常見的徵狀包含學習障礙、注意力不集中、過動、焦慮、自閉行為以及社會行為異常等等。而最近斑馬魚由於純熟的基因轉殖技術以及發育學上豐富的研究成果，因此在探討人類疾病中被視為理想的模式動物。而在我們實驗室先前的研究發現fmr1基因剔除斑馬魚會有許多不正常的行為表現，像是過動、不正常的焦慮表現以及恐懼記憶受損。此外，在先前的研究也指出fmr1基因與社會行為的發育有相關。為了探究此議題，我們應用群游行為、群游偏好行為、自發性空間探索行為以及焦慮行為進行相關實驗。此外，我們也利用不飽和脂肪酸的補充來探究其對於在fmr1基因剔除斑馬魚異常行為表現之治療效果。 而我們先前研究發現fmr1基因剔除斑馬魚會有群游偏好行為提早發育的現象，並且其現象與焦慮行為有相關，但在此研究中並沒有針對單純同種魚群以及異種魚群的群游進行研究探討。以外，我們繼續探討此群游行為的差異並利用另一種焦慮行為分析方法(novel tank task)探討兩者的相關性。而結果顯示不論在野生型以及fmr1基因剔除斑馬魚，群游行為會在受精後14天形成，並在基因剔除的動物中的群游程度會比正常野生型來得高。此外，研究也發現基因剔除隻斑馬魚在受精後28天會有過動以及焦慮異常的現象，這些結果指出群游行為的差異與過動及焦慮異常有相關。 另一方面，我們也想探討ω-3不飽和脂肪酸(n-3 polyunsaturated fatty acids, n-3 PUFAs)對於fmr1基因剔除斑馬魚行為異常之治療效果，因為在其中的二十二碳六烯酸(docosahexaenic acid, DHA)以及二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid, EPA)屬於必需的養分，而文獻指出補充DHA以及EPA可以降低過早死亡的風險以及提升心智能力。此外，在給予ω-3不飽和脂肪酸補充後可降低異常行為的發生，其中包含社會行為異常、自閉以及注意力缺陷。而近期的報告指出在fmr1基因剔除小鼠補充ω-3不飽和脂肪酸可以治療異常的行為，例如：情緒變化、社會互動以及非空間性的記憶能力。在我們的研究中，基因剔除斑馬魚端腦中的grin1b表現量顯著的下降，而htr2a以及htr2cl1兩者表現量顯著的提升。而透過氣相色譜法-質譜法聯用分析全魚的脂肪酸比例，發現基因剔除斑馬魚的不飽和脂肪酸比一般野生型低。此外，我們也發現ω-3不飽和脂肪酸的補充可以治療其行為異常，像是不正常的焦慮表現以及恐懼記憶受損。然而，在肝臟中的ω-3不飽和脂肪酸合成相關酵素的基因表現量沒有顯著的差異。統整以上結果，基因剔除斑馬魚之行為異常可能跟不飽和脂肪酸比例較低有關，以及ω-3不飽和脂肪酸補充對於X染色體脆折症是一種具有潛力的治療方法。Item G-CSF對慢性結紮損傷模式所引起的神經變異性疼痛之影響(2006) 葉振宇; Chen-Yu Yeh神經變異性疼痛為神經受損所引起的一種慢性疼痛現象，會嚴重影響病患的生活品質，目前並無有效的治療方法。近期研究結果顯示，顆粒細胞生長因子 ( G-CSF ) 會促進一種名為 PMN 細胞的白血球增生，由於這種白血球會分泌類鴉片物質。故我們假設使用 G-CSF 後，增生的 PMN 細胞分泌的類鴉片物質具有減輕疼痛的效果。本實驗利用慢性綑綁模式 ( CCI )，來達到模擬神經變異性疼痛的效果，手術前先注射 G-CSF ( 0.7 mg/kg, i.v. )，再進行行為測試，包括熱敏感與觸覺兩項實驗。而結果顯示未注射 G-CSF 的組別對熱水和壓力的承受力均下降，而注射 G-CSF 組別對熱水和壓力的承受力均趨近於未受傷的組別，顯示 G-CSF 確實擁有減輕疼痛的效果。利用流式細胞儀和免疫染色觀察坐骨神經的細胞切片或其組織液，發現注射 G-CSF 的組別其 PMN 細胞或能分泌類鴉片物質的 PMN 細胞確實有增加，而且能侵入受傷神經內，這個結果符合我們的假設，即 G-CSF 的藥效來自 PMN 細胞所分泌的類鴉片物質。另外我們又利用 SQ-RT-PCR 來了解 G-CSF 是否影響前發炎細胞激素的表現。結果顯示注射 G-CSF 組別其 IL-1β 和 IL-6 的表現量顯著下降，故我們推論 G-CSF 不僅是透過 PMN 細胞分泌的類鴉片物質，還可能透過抑制 IL-1β 和 IL-6 表現來抑制發炎反應產生，進而抑制了由發炎反應所引起的神經變異性疼痛。Item 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。Item 以大鼠模式探討青少年期輕度腦創傷造成精神異常之機轉(2022) 楊士德; Yang, Shih-Te腦創傷 (traumatic brain injury, TBI) 為全球創傷導致死亡和殘疾的主要原因，研究顯示全世界每年約有5000至6000萬人受到腦創傷的影響，據統計其中輕度腦創傷 (mild traumatic brain injury, mTBI ) 約佔75至90%，且因診斷差異以及只有少部分的傷患會去醫院接受醫療，所以普遍認為其數目被低估，然而mTBI的研究文獻數量，約只佔TBI全數研究的八分之一。並且mTBI患者在創傷後常併發注意力缺失 (attention deficit)、記憶受損 (memory impairment)與情緒障礙 (emotional disorders)，如：憂鬱症(depression disorder) 、焦慮症 (anxiety disorder)，與嚴重腦創傷相比，輕度腦創傷反而更容易引起焦慮症與憂鬱症，並且有報導指出在創傷恢復的五至十年後，還是可以觀察到認知(cognitive)以及情緒上(emotional)的影響。人類腦部灰質發育於七歲達到高峰，並透過生活經驗進行突觸修飾(synaptic modification)直至青少年期 (juvenile stage)，然而部分腦區如：前額葉皮質(prefrontal cortex)、海馬體(hippocampus)和杏仁核(amygdala) 的突觸修飾甚至可持續至成年，而這些腦區均與憂鬱症和焦慮症有高度相關，足見青少年期的不良經驗，為成年期是否產生情緒障礙的關鍵因素。本研究利用動物模式，探討青少年期輕度腦創傷處理後 (juvenile mild TBI treatment, mTBI-J) 導致成年期情感異常之病理變化及神經機轉。研究中探討輕度腦創傷所產生的精神異常現象，主要針對憂鬱症以及焦慮症進行研究設計，探討腦創傷程度、行為變化、分子機轉之影響。研究由四個面向進行分析，實驗結果顯示，(一) 青少年期大鼠 (六週齡) 接受於mTBI-J 後24小時，使用氯化四唑染色 (triphenyl tetrazolium chloride stain, TTC stain) 與蘇木素-伊紅染色 (hematoxylin and eosin stain, HE stain) 觀察腦創傷程度，和控制組相比，mTBI-J組未發現明顯腦損傷，但有輕微腦水腫 (brain edema)。(二) 青少年期接受 mTBI-J 處理的大鼠，於成年後 (九週齡) 自發性運動行為偵測 (locomotor activity test, LAT) 之結果顯示自發性運動和運動功能相對於控制組並沒有明顯改變；類憂鬱行為明顯增加，糖水之攝取量 (amount of sucrose intake) 明顯較低，且不掙扎時間百分比 (percent time of immobility) 明顯變少；類焦慮行為相對於控制組沒有明顯變化，在恐懼所促進的驚跳反應(fear-potentiated startle, FPS) 結果顯示，mTBI-J組的基礎驚跳反應 (basal startle) 明顯增加，但促進的驚跳反應百分比 (percent potentiated startle) 則無顯著變化，合併開放空間實驗 (open field test, OFT) 觀察進出中央次數與高架十字迷宮(elevated plus maze, EPM) 觀察開放臂與封閉臂的停留時間，推估mTBI-J組的類焦慮行為無明顯改變，但在聲音誘發的驚跳反應 (acoustic startle response, ASR)顯著增加，代表 mTBI-J 的處理會增加基礎驚跳值。(三) qPCR 結果顯示，背側海馬迴 (dorsal hippocampus, dHip) 與、腹側海馬迴 (ventral hippocampus, vHip) 中腦源性神經生長因子 (brain-derived neurotrophic factor , BDNF) 表現量下降，但其受體 (tropomyosin receptor kinase B, TrkB) 的表現量卻沒有明顯變化。西方墨點結果顯示，vHip的TrkB表現量下降，此結果與先前觀察到的mTBI-J組類憂鬱行為增加相互契合，然dHip的TrkB 和BDNF表現量並無顯著差異，顯示 mTBI-J 的處理影響到腹側海馬迴的功能。此外杏仁核處磷酸化ERK2 (phosphorylated-extracellular signal-regulated kinase 2, P-ERK2) 之表現明顯下降，電生理結果顯示，杏仁核中高頻刺激誘導長期增強作用(high frequency stimulation induced long-term potentiation, HFS-LTP)明顯增強，而海馬迴中HFS-LTP無顯著變化。此結果與先前觀察到的基礎驚跳值增加，與ERK2的磷酸化改變，進而影響到杏仁核的神經神經傳遞功能之假設相互契合。 (四) 進行機轉驗證：透過投與TrkB之促進劑7,8-二羥基黃酮 (7,8-DHF)，發現可以改善mTBI-J組的類憂鬱行為。本研究之結果顯示mTBI-J處理雖然沒有造成明顯運動功能與組織學損傷，卻會增加成年期的類憂鬱與基礎驚跳值上升，在mTBI-J所引起的類憂鬱行為中，腹側海馬迴的 BDNF 表現量在其中扮演關鍵腳色。而mTBI-J所引起的基礎驚跳值上升則影響到杏仁核的突觸傳遞，可嘗試使用降低神經興奮性藥物進行改善，可以提供相關治療藥物的開發提供所需的方向及基礎。Item 以大鼠模式探討青少年頭部外傷造成其成年行為異常之機轉(2019) 洪修翊; Hung, Hsiu-Yi頭部外傷(traumatic brain injury, TBI) 為全世界青壯年人口中，發生率(morbidity)及死亡率(mortality)雙高的意外傷害，患者在創傷後常併發癱瘓(paralysis)、癲癇(epilepsy)、重度憂鬱(major depression)以及焦慮症(anxiety disorder)等一系列後遺症(sequelae)，使得患者在其最具生產力的人生階段，必須接受長期的醫療照護及藥物治療。 頭部外傷的病理變化可簡分為初始傷害(primary injury)及繼發性傷害(secondary injury)兩大類。初始傷害發生在受傷當時，而繼發性傷害如:血腫(hematoma)、腦缺血(ischemia)、腦缺氧(hypoxia)及腦水腫(brain edema)，前人研究多專注於成年期的頭部外傷，缺乏青少年期的研究。本研究將利用動物模式，探討青少年期頭部外傷處理後(juvenile TBI treatment, TBI-J)導致成年期情感異常之病理變化及神經機轉。 主要採用的行為實驗方法包括強迫游泳實驗(forced swimming test, FST)、糖水偏好實驗(sucrose preference test, SPT)，FST和SPT為測量類憂鬱行為(depression-like behavior)；測量類焦慮行為(anxiety -like behavior)的方法，則包括高架十字迷宮(elevated plus maze, EPM)和恐懼所促進的驚跳反應(fear-potentiated startle, FPS)；而開放空間實驗(open field test, OFT)和平衡桿(rotarod)則用以測量自發性運動(locomotor activity)及運動能力。部分動物被犧牲取腦，並以即時聚合酶連鎖反應分析(real-time PCR, qPCR)或西方墨點法(western blot, WB)分析杏仁核(amygdala)、中央前額葉皮質(medial prefrontal cortex, mPFC)及伏隔核(nucleus accumbens, NAcc)中特定基因之表現，以作為分析憂鬱症的分子生物學依據。同時將會有另一平行組別(parallel group)，用於離體胞外電生理(in vitro extracellular recording)實驗，觀察TBI-J大鼠海馬迴(hippocampus)及杏仁核中，經高頻率電刺激(high-frequency stimulation, HFS)誘發之長期增益效應(long-term potentiation, LTP)之變化。 實驗結果顯示，於青少年期(六週齡)曾接受頭部外傷處理的大鼠(TBI-J rats)，於成年後(十週齡)類憂鬱行為明顯增加，在FST實驗中，其不掙扎時間(immobility)明顯較少；在SPT實驗中，糖水之攝取量(sucrose intake) 明顯較低，但其自發性運動和運動功能並沒有明顯改變。此外，在FPS結果顯示，TBI-J組的基礎驚跳反應(basal startle)明顯增加，但促進的驚跳反應百分比(percent potentiated startle)則無顯著變化，合併EPM的數據，推估TBI-J組的類焦慮行為無明顯改變。在手術恢復期投予新興抗藥物7,8-DHF，對TBI-J組成年期類憂鬱行為亦無改善。西方墨點法分析杏仁核表現之磷酸化p42-ERK以及TrKA 明顯下降，而BDNF 則在兩組之中表現無差異。以即時聚合酶連鎖反應分析中央前額葉皮質BDNF的RNA表現量明顯下降，伏隔核中的CRH及Slc6a4有明顯上升的趨勢。最後，電生理結果顯示，杏仁核中HFS-LTP明顯增強，而海馬迴中HFS-LTP無顯著變化。此結果與先前觀察到的基礎驚跳值增加相互契合，顯示TBI-J的處理會影響到杏仁核的功能。 本研究之結果顯示青少年期頭部外傷，會增加成年期的類憂鬱行為，而對類焦慮行為則無明顯影響，電生理的實驗結果也與行為實驗結果相符合。但是意外地在機轉上，卻與大多數研究者認定的BDNF表現量減少，引發類憂鬱行為的機制不甚相同，且7,8-DHF的投藥也無法改善TBI-J組的類憂鬱行為，此結果暗示成年期與青少年期頭部外傷引發行為異常之神經機轉可能不盡相同，故在採用相關治療藥物時需做進一步的思考。總結本研究之結果，對於青少年期頭部外傷引發行為異常之機轉進行初步的探討，希望能對相關藥物治療的開發提供所需的方向及基礎。Item 以小鼠模式探討新生期地塞米松投藥處理的跨代不良影響(2023) 吳奕昉; Wu, Ying-Fang地塞米松(dexamethasone, DEX)為一種人工合成的醣皮質素(synthetic glucocorticoid)，一直以來廣泛當作抗發炎藥物使用，同時也用於治療體重過低的早產兒肺部發育不良導致的發炎。然而，許多研究指出新生期地塞米松治療(neonatal dexamethasone treatment, NDT)可能對新生兒的發育與情緒產長期不良影響。腦源性神經滋養因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)，是神經系統中重要蛋白質，對於腦部的發育(development)、神經細胞的分化(differentiation)、及神經細胞的可塑性(plasticity)都扮演至關重要的角色，同時，憂鬱症患者腦中，BDNF的表現量會顯著低於普通人，因此本研究將BDNF與其專一受體TrkB作為憂鬱的生物標記(biomarker)來檢測NDT誘發的類憂鬱行為(depression-like behavior)。本研究採用C57BL / 6J品系小鼠，在出生後第一~三日(postnatal day1~3, PND1~3)給予遞減式劑量 (tapering dosage)地塞米松皮下注射，第一、第二與第三日注射的劑量分別為0.5、0.3與0.1mg/kg。在六周齡時，利用開放空間試驗(open field test, OFT)與高架十字迷宮試驗(elevated plus maze, EPM)來評測小鼠的類焦慮行為(anxiety-like behavior)，另外OFT也可用於測量小鼠的自發性運動功能(spontaneous activity)。此外，也於平行組(parallel group)以懸尾試驗(tail suspension test, TST)與糖水偏好試驗(sucrose preference test, SPT)測試小鼠的類憂鬱行為。於相同周齡時進行即時聚合酶連鎖反應(real-time polymerase chain reaction, qPCR)測量海馬迴中的Bdnf、TRKB與β-actin等基因表現，並利用西點墨法(western blotting, WB)評估BDNF、TrKB與β-actin的蛋白質表現量。並在十一周齡後配對產生子代(F2 SxS 與 F2 DxD)。並測量生育隻數(litter size)、存活率與性別比來測試NDT是否導致生殖毒性。此外，也在F2六周齡時以TST與SPT測試是否出現跨代類憂鬱行為。於同周齡時，以qPCR測量海馬迴中的Bdnf、TRKB等基因表現，並以WB測量BDNF、TrKB的蛋白質表現量。最後，以TST評估交叉撫育(cross-fostering)是否影響跨代類憂鬱行為。實驗結果表明，F1 NDT小鼠成長至青春期時體重顯著降低，代表有效投藥。OFT結果顯示 NDT小鼠自發運動功能未受影響，NDT雄性小鼠在中間區域時間(center area)顯著增加，顯示NDT會減少雄性小鼠的類焦慮行為，對母鼠則沒有影響。EPM結果則顯示NDT不會對公母鼠的類焦慮行為產生影響。TST結果顯示F1 NDT與F2 DxD公鼠的不掙扎時間皆增加，在母鼠方面則沒有差異。另外，在SPT中，F1 NDT與F2 DxD公鼠對於糖水的偏好程度也顯著下降，在母鼠方面則沒有差異。上述結果顯示NDT會導致跨代類憂鬱行為的增加。qPCR與西點墨法結果顯示在F1 NDT雄性小鼠海馬迴中BDNF與TrkB表現量都減少，雌性則未出現顯著差異；F2 DxD雄性小鼠在海馬迴中TrkB表現量顯著減少，雌鼠則無顯著差異。以上結果表明NDT會導致海馬迴中BDNF與TrkB表現量的減少，以及跨代TrkB表現量的減少。NDT在生殖方面的影響，包括F2 DxD的生育隻數與存活率都顯著減少，代表NDT會對子代的生殖造成影響，F2在性別比則沒有影響。最後，在TST中經過交叉撫育(cross parenting)的F2 SxS-Df小鼠相對於控制組(F2 SxS)，不掙扎時間顯著增加；經過交叉撫育的F2 DxD-Sf小鼠相對於控制組(F2 DxD)， 不掙扎時間則未出現顯著差異。綜上所述，我們推論NDT誘發的跨代憂鬱可能與NDT造成海馬迴中TrkB表現量有密切聯繫，並且母鼠的照料與遺傳因素皆可能參與NDT造成的跨代憂鬱。Item 以斑馬魚模式進行腦功能側化相關研究(2017) 吳曜如; Wu, Yao-Ju斑馬魚(Denio rerio)因其胚胎透明、容易飼養及觀察等優點，近年成為神經與發育生物學研究之新興動物模式。斑馬魚的神經系統與大多數硬骨魚類似，其端腦 (telencephalon) 的主要構造、相對體積大小、解剖位置及功能與哺乳類之邊緣系統 (limbic system) 相似，為一個易於操作的端腦功能研究模式。本篇論文即利用斑馬魚的各項研究優勢，進行三個部分的研究，以探討斑馬魚端腦的功能、相關之運作過程與訊息傳遞之機轉。在第一章中，我們延續先前的實驗成果，利用吸引法(aspiration)對端腦進行直接的破壞，以探究端腦在空間記憶形成上所扮演的角色，結果顯示端腦的左、右兩半球，分別對於空間及情緒性記憶 (emotional memory) 有著不同的影響，特別是在獲取 (acquisition) 及重新擷取 (retrieval) 的過程中，而對端腦進行單側破壞(unilateral ablation)，均可干擾情緒性記憶的形成。在第二章中，由於過去文獻發現X染色體脆折症 (fragile X syndrome) 患者在腦側化 (cerebral lateralization) 的表現上受到影響，故藉著fmr1基因剔除品系斑馬魚，探討此斑馬魚身上，是否會呈現類似人類病患之異常情緒性行為，結果證實了fmr1之缺損，會造成斑馬魚情緒性行為之發展異常，也會干擾了抑制性逃避記憶 (inhibitory avoidance memory) 的形成。在第三章中，主要使用了電生理的實驗方式，探究斑馬魚端腦外側 (Dl) 到端腦內側 (Dm) 之訊號傳遞。我們發現不只通往同側的端腦內側 (ipsilateral telencephalic Dm region) 有訊號傳遞，而在對側 (contralateral) 端腦之內側亦有類似的訊號傳遞，並且兩側同時存在着代表神經可塑性的長期增强效應long-term potentiation (LTP) 及長期抑制效應long-term depression (LTD) 現象，兩者的作用機制需要麩胺酸NMDA及代謝性受體 (metabotropic glutamate receptor) 的參與；其神經可塑性之LTP與LTD模式，在左、右側端腦中的表現並非完全相同，這呼應了第一階段的實驗結果，進一步證實了斑馬魚的左右側端腦，在處理學習與記憶的功能時，扮演著不同的角色。最後我們也發現，有別於哺乳類動物，斑馬魚主要藉由前連合 (anterior commissure) 構造進行兩側端腦的訊息傳遞。 總結上述三階段的研究成果，可證明斑馬魚端腦中亦存在著腦側化的現象，而斑馬魚確實能應用於探討腦側化的機轉研究。Item 以癌細胞株與動物模式探討吲哚結構化合物對於腫瘤細胞的生長抑制及其機轉(2011) 黃信銘; Sin-Ming Huang背景：前人研究指出，多種吲哚類化合物具有抑制細胞分裂的效果，進而導致癌細胞的細胞週期停滯和細胞凋亡。我們實驗室先前的研究證明，3-indole這個新穎的吲哚結構化合物可在30M的濃度下，藉由粒線體途徑（mitochondrial pathway）引起肺癌細胞凋亡，並在動物模式中抑制腫瘤生長。目的：本篇研究探討低濃度3-indole（10M）對癌細胞造成的生長抑制及其分子機轉。另外，我們也發展了另一個新穎的吲哚類化合物—SK228。我們利用細胞及動物模式，探討其對癌細胞生長的影響及其分子機轉。結果：在以10M 3-indole處理A549、CL1-1及H1437肺癌細胞株之後，發現癌細胞生長被抑制，並且造成細胞週期停滯於G1期。3-indole引起的DNA損傷由Comet assay所驗證，並且數種DNA損傷反應蛋白質及G1期調控蛋白質（例如RB、p53、p21和 SMAD3）在3-indole處理後表現量增加。我們進一步發現，3-indole也會引起DNA損傷反應路徑—ATM/ATR路徑的活化；另外，活性氧自由基（reactive oxygen species, ROS）的抑制劑rotenone能降低3-indole引起的DNA損傷和ATM/ATR反應路徑的活化。這些結果指出，ROS在3-indole引起的癌細胞生長抑制中，扮演重要的角色；動物異種移植（xenograft）實驗進一步證明，3-indole在細胞模式中活化的反應路徑，亦可見於動物模式中。在SK228的研究中，我們發現該化合物可有效的抑制肺癌及食道癌細胞生長，而對於正常肺纖維母細胞則無明顯影響。在以SK228處理過的細胞中，觀察到代表細胞凋亡的「細胞膜內膜外翻」的現象，指出SK228會引起細胞凋亡。我們進一步驗證了，SK228藉由與DNA的結合、鑲嵌及產生ROS而造成DNA的結構改變及損傷。SK228的處理會促進cytochrome c從粒線體釋放至細胞質中，以及caspase-3 和 caspase-9的活化，但不影響caspase-8的活性，並且這些反應可被ROS的抑制劑rotenone所抑制。另外，BCL-2家族的蛋白質表現量及粒線體外膜的完整性，亦受到SK228的影響。我們更進一步發現，SK228藉由降低FAK/paxillin路徑及RhoA的活性而抑制癌細胞的轉移能力。另外，動物實驗也證明SK228可有效抑制腫瘤細胞的生長，並且沒有引起明顯的體重變化或血液學、生化學上的明顯傷害。而且，藉由TUNEL assay和免疫組織化學染色證明，SK228可在動物模式中誘發癌細胞的細胞凋亡，進而抑制腫瘤生長。結論：本實驗證明，低濃度3-indole會藉由產生ROS而造成DNA損傷，並引起ATM/ATR路徑和TGF-β/SMAD路徑的活化，進而使細胞產生細胞週期G1期停滯現象。另外，SK228會藉由造成DNA損傷及ROS的產生而誘使癌細胞經由粒線體路徑進行細胞凋亡，並且也證明SK228可以在低濃度下有效抑制癌細胞的轉移能力。Item 利用大白鼠模式探討新生期投予 Dexamethsone 對成年期憂鬱行為的影響(2013) 許惠喻; Hsu Hui-Yu人類於新生期所面對的心理或生理壓力，會對成年期的情緒表達或生理狀況產生深遠的影響。 Dexamethasone ( DEX ) 是一種人工合成醣皮質激素，在臨床上常用於治療早產兒因肺部發育不良而引發的呼吸窘迫症現象，可提高早產兒的存活率，但近期的研究卻顯示高劑量以及長期的使用卻可能對其產生不良的影響。在動物模式中，大鼠新生期投予 DEX 可能導致其青少年期空間記憶產生障礙，亦會干擾海馬迴 ( hippocampus ) 中長期增益效應 (long-term potentiation, LTP) 的形成。而這些不良影響在成年時逐漸得到改善。然而先前本實驗室的研究卻顯示，新生時期投予DEX的成年大鼠在強迫游泳行為(forced swimming test, FST )模式中會產生類憂鬱行為的反應。顯示新生期DEX的投予對動物面臨急性壓力時的反應具有長期影響。然而，此現象涉及哪些神經投射路徑的調控與分子路徑的活化，是值得深入探討的議題。因此，本研究利用Wistar大鼠，模擬臨床上投藥的方式，於出生後第一至第三天，以皮下注射的方式的投予遞減劑量的DEX (0.5 mg/kg, 0.3 mg/kg and 0.1 mg/kg)，於動物八週齡時進行各項行為實驗，以西方墨點法 (western blotting)與中樞投予 ERK抑制劑，釐清 DEX投予對情緒記憶的分子機制所造成的改變。並利用胞外電生理探討其對相關神經投射路徑活性的影響。研究結果發現，在FST行為模式中，新生期投予DEX的動物不游動的時間明顯較長，且杏仁核ERK磷酸化程度顯著的高於控制組動物。ERK 抑制劑的投予能有效降低DEX組動物不游動的時間，顯示ERK的磷酸化程度與動物不游動的時間具有高度的正相關性。胞外電生理記錄結果發現，以高頻電刺激誘發的LTP訊號，新生期DEX組大鼠在視丘投射至側杏仁核的神經訊號值明顯高於控制組大鼠，當利用ERK磷酸化抑制劑灌流後，能使神經路徑過度活化的現象回復，顯示此路徑中 ERK磷酸化的程度在調控動物面臨急性壓力時的生理反應扮演重要角色。本研究結果有助於瞭解新生期DEX的投予對動物成年期時面臨急性壓力時，神經投射路徑與分子活性的影響，並提供研究急性壓力反應的調控機制與臨床治療藥物開發的參考。Item 利用大白鼠模式探討新生期投予 Dexamethasone 對海馬迴中麩胺酸突觸傳遞的影響(2014) 彭詩屏; Shi-Ping PengDexamethasone (DEX) 是一種人工合成的糖皮質激素,為常用的 消炎藥,也應用於早產兒的呼吸窘迫症之治療,它可有效地降低早產 兒,因為肺部發育不全,所引起的慢性呼吸性疾病 (chronic lung disease) 之發生機率。前人的研究發現,在大白鼠新生期時投予 DEX,可能會導致動物於青少年期產生記憶障礙,也會影響海馬迴 (hippocampus) 長期增益現象 (long-term potentiation ; LTP) 之形 成。相關研究也指出,新生期投予 DEX 會導致下視丘-腦下垂體-腎 上腺機制 (hypothalamic-pituitary-adrenal ; HPA axis) 反應失調,造成 動物於成年期時,產生不良的情緒反應和恐懼記憶。為釐清其可能的 不良影響,本實驗利用 Wistar 大白鼠,於幼鼠出生後第一到第三天, 以皮下注射的方式,給予遞減式劑量的 DEX。結果顯示,在新生期 給予 DEX 的幼鼠,與控制組相比較,其體重的增加會有明顯減緩的 趨勢,到六週齡時,仍呈現顯著的差異。 由於麩胺酸傳遞 (glutamatergic transmission) 是海馬迴中神經細 胞重要的傳遞方式,其作用和長期增益效應(LTP)的形成有著密切的 關聯,過程中需要細胞膜上的麩胺酸 AMPA 型受體及 NMDA 型受 體的參與,這兩種受體會和麩胺酸結合,再藉由一連串的訊息傳遞反 應,使得 LTP 得以形成。我們假設在新生期投予 DEX 可能藉由影響 到海馬迴上的麩胺酸受體的表現或功能,進而干擾了 LTP 的產生。 本研究利用離體的胞外電生理記錄、西方墨點法進行測試,以驗證此 項假設是否正確。 實驗結果顯示,在新生期接受 DEX 的處理,會影響青少年期大 6 白鼠海馬迴 LTP 的形成,而投予 NMDA 受體的促進劑,可使 LTP 回復正常。Item 利用腦側化反轉斑馬魚探討端腦的功能(2021) 李宗祐; Li, Zong-You腦側化(cerebral lateralization)是指左右邊大腦半球(cerebral hemisphere)各會偏重執行(dominate)某些特定功能，為一種脊椎動物常見的現象。這種功能性的腦側化(functional lateralization)又可追溯至左右腦結構，或是特定分子於左右腦分佈的不對稱性(asymmetric)。許多文獻指出上丘腦(epithalamus)是探討斑馬魚腦部結構的不對稱(structural asymmetry)之重要標的。副松果體位於(parapineal)上丘腦中，正常情況下，該核團約有98%的機率會位於左腦中，僅少部分「腦反轉」個體(brain inversed)其副松果體會位於右腦。本計劃比較一般個體及腦反轉個體間，外顯行為及兩側端腦功能差異，結果將有助於了解斑馬魚腦結構不對稱性對，於腦功能側化的影響。目前已知功能性腦側化會體現於個體的認知(cognition)、情緒(emotion) 和學習與記憶(learning and memory)等面向。本研究利用腦側化反轉斑馬魚，探討整合結構不對稱性對情緒與認知的影響。本研究分別使用野生型(wild-type, WT)及foxd3:GFP品系的基因轉殖(transgenic, TG) 斑馬魚作為實驗對象，該TG品系斑馬魚的副松果體會表現外源性的綠色螢光蛋白(exogenic green fluorescence protein, GFP)，故可藉此判別副松果體位置，以篩選出正常(無反轉)的左側副松果體個體(left-side parapineal, Lpp)及腦反轉的右側副松果體個體(right-side parapineal, Rpp)個體。研究包括了四階段的行為實驗(behavioral experiment)，第一階段是基礎運動能力測試，用以確認各實驗動物的自發性游動(locomotor activity test)是否正常，基礎運動功能正常的個體，方能進入下一階段實驗。第二階段實驗為類焦慮行為(anxiety-like behavior)測試，本研究選用新穎性水箱測試(novel tank test)，交叉比對不同組別實驗動物的類焦慮行為表現。第三階段則為抑制性逃避學習測試(inhibitory avoidance test)，檢核腦反轉對恐懼記憶(fear memory)的建立是否有差異。第四階段則是利用腦反轉的TG斑馬魚，探討隨著腦構造反轉後，其功能性腦側化及偏重執行的外顯行為是否同樣出現反轉的現象。實驗結果顯示，腦反轉個體(Rpp)的運動功能與學習能力未受影響，但類焦慮行為明顯增加。在認知功能方面，對無反轉斑馬魚(Lpp)施以右側端腦破壞，會干擾空間及恐懼學習能力，故推測其與野生型斑馬魚相同，空間及恐懼的學習主要由右側端腦所主導，而腦反轉的斑馬魚(Rpp)則轉變為左側端腦主導。因而可推論斑馬魚的功能性腦側化將隨腦部發育反轉，而發生左右顛倒的情形。我們相信端腦功能性側化確實存在於斑馬魚的學習和記憶過程中，但該現象是來自於先天形生(innated)的神經迴路？或是後天經驗學習後(acquired)才逐步建立？仍有賴進一步探討。本研究也觀察到即使對端腦進行較小面績的破壞，但倘若破壞到較關鍵的部位，仍會對空間和恐懼學習造成顯著的損害。Item 利用開放原始碼之深度學習軟體評估二甲基亞碸對FMR1突變斑馬魚的治療效果(2021) 歐艾瑞; Odle, Eric背景簡介：FMR1 (fragile X mental retardation 1) 基因位於人類的Xq27.3基因座，當其CGG核苷酸重複序列 (nucleotide repeat) 過長時，將會造成X-染色體脆折症 (fragile X syndrome, 簡稱 FXS)。現已開發出可用於研究FXS的斑馬魚 (Danio rerio) 突變品系，相較於囓齒類動物，斑馬魚具有快速發育、幼體透明和高繁殖力等研究優勢。前人的囓齒類動物研究發現，FMR1突變與發炎反應間存有關聯，特別是壓力條件下的細胞激素 (cytokine) 和c-Fos的表現。已知二甲基亞碸 (dimethyl sulfoxide，簡稱DMSO）為一種的消炎藥 (anti-inflammation drug)，具有多種免疫調節效果和臨床應用。 本計劃藉由建立清晰的FMR1突變行為和基因表達表型後，來探討DMSO當作治療FXS藥物的可能性。研究方法：利用顯微鏡觀察受精後 (post-fertilization, dpf) 三天大幼魚的心率和體長，以評估DMSO處理對FMR1突變品系胚胎及幼體發育的影響。採用公開性的「深度學習軟件」，進行多動物同時自發性運動跟踪法 (multi-animal locomotor tracking)，分別對幼魚進行2分鐘 (n = 10) 及對成魚進行5分鐘 (n = 5) 的記錄及分析。通過觀察幼蟲的趨態性 (thigmotaxis) 和淺水內聚性 (shoal cohesion) 來評估幼魚的數焦慮行為 (anxiety-like behavior)，並使用新型水箱潛水模式 (novel tank) 對成魚進行焦慮評估。利用C-start反射評估幼魚的學習行為通過觀察幼蟲的趨態性 (thigmotaxis) 和淺水內聚性 (shoal cohesion) 來評估幼魚的焦慮程度，並使用新型水箱潛水模式 (novel tank) 對成魚進行焦慮評估。利用C-start反射評估幼魚的非聯結型學習行為 (non-associative learning)，而成魚則採用抑制性逃避模式 (inhibitory avoidance) 來評估學習反應。並以2項選擇模式 (two choice paradigm) 來評估成魚的社會興趣反應 (social interest paradigm)。最後透過定量聚合酶連鎖反應 (quantitative PCR) 評估全腦中FMR1和細胞激素 (cytokines) 的基因表現。實驗結果：突變品系成魚的行為表型分析顯示，同型合子 (homozygotes) 出現過動的反應 (hyperactivity)，異型合子 (heterozygotes) 對陌生魚的社會興趣 (allospecific social interest) 增加，同型合子中的焦慮反應及恐懼學習(fear learning)減少。DMSO的長期投予最佳濃度為0.05％，可恢復突變品系幼魚的趨態性(thigmotaxis)和淺灘凝聚性 (shoal cohesion) 行為表型。在5-dpf時觀察到誘導的C-起始反射 (strike induced C-start) 的減少，暗示該濃度的DMSO對毛細胞可能具有潛在的毒性，然而在7-dpf的幼魚身上，並未呈現空間運動的異常。該濃度的DMSO投予能夠改善突變品系成魚的焦慮和學習缺陷等行為表型。儘管DMSO處理不能使FMR1的表現恢復到正常水平，但能顯著改善c-Fos及適度改善細胞激素因子 (IL-1β，IL-6和IL-10) 的表現。結論：本計劃的結果顯示，1）FMR1突變品系的同型合子為適合的FXS動物模型，2）DMSO的使用可減少突變品系幼魚的異常行為，3）DMSO可降低突變品系成魚的異常行為，並使其腦中發炎反應基因 (inflammation genes) 表現減少。討論：突變品系成魚的運動，焦慮和恐懼學習結果與以前的囓齒動物和斑馬魚FXS模型大致相同。但在社會興趣的結果有差異，前人報導將突變品系對同種 (cospecific) 的興趣大於同種異體 (allospecific)。在幼魚實驗中的一些新發現，包括FMR1突變體在5-dpf時明顯的非聯結型學習 (non-associative learning) 障礙，焦慮以及淺灘凝聚力的增加。過去的文獻推測的腦部發炎反應基因增加，本計劃發現FMR1 KO樣本腦中神經炎症基因被下調。進一步探討特次腦區的特異性表現 (region-specific expression)，特別是在端腦內側和外側大腦皮層 (telencephalic medial and lateral pallium) ，可能會得到與囓齒類動物一致的結果。Item 利用離體電生理模式探討斑馬魚端腦雙側之功能性連結及突觸可塑性(2016) 陳郁嵐; Chen, Yu-Lan腦側化(cerebral lateralization)為一種脊椎動物常見的現象，意指大腦兩側半球各自對不同的功能扮演較優勢的角色(dominant)；腦側化對於生物個體的行為表徵扮演著重要的角色，例如人類的左右腦各負責不同類型的工作；又或是魚類會利用兩眼視覺系統，區別熟悉與陌生的環境。硬骨魚的端腦(telencephalon)被認為與學習和記憶的形成有關，特別是端腦的背外側區(dorsal lateral, Dl)及背中側區(dorsal medial, Dm)最為相關，前人利用螢光染劑DiI注射於Dl腦區後，可在Dm腦區偵測到螢光訊號，證明了Dl和Dm腦區間存在神經投射的連結。近年來，斑馬魚已成為探討學習與記憶、藥物成癮以及焦慮等行為非常重要的模式物種。從斑馬魚的胚胎發育研究以及行為觀察，已有充分的證據顯示斑馬魚腦部和哺乳類一樣，具有腦側化的現象，但關於斑馬魚端腦腦側化的研究卻非常缺乏。因此，本實驗目的為利用電生理技術探討傳遞到同側(ipsilateral)以及對側(contralateral)的Dl-Dm投射路徑的神經傳遞與突觸可塑性(synaptic plasticity)現象的異同。首先，實驗測得在單側的Dl給予電刺激，能夠在同側以及對側的Dm引發一個負電位的電場電位(negative field potential)，還可利用高頻電刺激(high frequency stimulation, HFS) 及低頻電刺激(low frequency stimulation, LFS)，分別誘發出長期增益效應(long-term potentiation, LTP)以及長期抑制效應(long-term depression, LTD) ，這兩項均為探討神經突觸可塑性的重要性指標。實驗中利用連續五次的HFS (每秒100 Hz)來誘發LTP，結果顯示在同側及對側的Dm腦區所誘發的LTP現象，此外，如預先投予NMDA受器的拮抗劑D-AP5 (30 μM)10分鐘後才進行誘發，可完全阻斷對側LTP的產生。但將D-AP5藉由灌流廓清後，則又可重新利用HFS誘發出LTP。由此證實了HFS所誘發的對側LTP，需依賴NMDA受器的活化。將左右兩側誘發的LTP實驗結果，經交叉比對分析後發現，從左側及右側的Dl給予HFS，所誘發出的同側LTP會有所差異，從右側誘發出的LTP強度會比左側誘發的小，而單從右側Dl誘發的LTP而言，其訊號強度同側會較對側的小。本實驗接着以LFS (每秒1 Hz)持續刺激20分鐘，或是投予代謝型谷氨酸受體興奮劑DHPG (40 μM) 10分鐘來誘發LTD，兩者都能誘發出至少維持一小時的LTD現象。而我們將以代謝型谷氨酸受體興奮劑DHPG所誘發的同側及對側結果比較後，我們發現對側的抑制效果較同側好。另外，Dm腦區所誘發的電場電位可以分成突觸的(synaptic, P1)以及非突觸的(non-synaptic, N2)組成，而對側Dm腦區的P1時間較同側Dm腦區的時間長，可能造成的原因為對側端腦的紀錄點較同側端腦紀錄點的距離更遠，因此有對側P1時間較同側長的現象。另外，藉由即時聚合酶鏈鎖反應(Real-time polymerase chain reaction, Real-time PCR)技術，我們發現NMDAR1a受器的mRNA在左側端腦的表現上高於右側端腦的趨勢。綜合而言，本研究的重要發現為首次觀察到斑馬魚端腦的Dl腦區和Dm腦區之間，存在著同側以及對側神經連結的突觸可塑性現象，並運用了電生理模式證明了斑馬魚端腦具有腦側化的現象。本研究成果將有助於日後為利用基因轉殖斑馬魚探討端腦腦側化分子機轉奠定基礎。Item 應用斑馬魚作為研究端腦突觸可塑性及智能障礙疾病的模式(2012) 吳民聰; Ming-Chong Ng硬骨魚類的端腦在學習與記憶的形成過程中扮演著重要的角色，其中又以端腦背側的外側區(Dl)與中側區(Dm)最為關鍵。利用螢光追蹤方法可發現，將螢光染劑置入D1區後，螢光物質會由Dl往Dm傳遞，這現象意味著兩者之間的神經纖維有緊密相連的關係，但目前探討Dl－Dm間突觸傳遞現象的研究還非常稀少。斑馬魚是一種廣泛應用於探討藥物成癮、焦慮以及學習和記憶等研究的模式動物。本論文的研究目的之一即以電生理技術，探討在斑馬魚端腦中Dl－Dm投射路徑的神經傳遞與突觸可塑(synaptic plasticity)現象。從結果可觀察到，在Dl給予一次電刺激能引發Dm產生一個負電位之電場電位(field potential, FP)，且該FP能被AMPA/kainate受器拮抗劑CNQX、0.5 mM Ca 2+、8.0 mM Mg 2+ 及TTX (0.5 μM)所阻斷；相反的，在無Mg 2+的人工腦脊髓液以及bicuculline中FP則能被提升並引發神經的猝發(bursting)現象。以上結果意味著興奮性與抑制性的神經傳遞作用皆可能具調節神經突觸的功能。為了探究這假說，本論文進一步探討了突觸可塑現象中的長期增益效應(LTP)與長期抑制效應(LTD) 。由結果發現，連續三次高頻刺激(每秒100Hz)或投予腺苷酸環化酶啟動劑Forskolin (50 μM) 15分鐘後皆可引發LTP現象，前者為NMDA受器依賴性LTP，而後者需要extracellular related-signal kinase (ERK)的參與。此外，投予代謝型谷氨酸受體興奮劑DHPG (25 μM) 10分鐘後，則會引發持續至少１小時的LTD現象 。由此可知，斑馬魚端腦Dl與Dm間的突觸連結為端腦突觸可塑性的關鍵角色，也在探討斑馬魚學習與記憶之神經機轉上提供了一個新的電生理模式。另外，斑馬魚在發生遺傳學等相關人類疾病的研究中也已成為不可或缺的動物模式。X染色體脆折症(Fragile X syndrome, FXS)是發生率較高的人類遺傳性智能遲滯疾病，伴隨著外型異常、認知功能以及行為障礙等症狀。FXS是由於FMR1基因發生突變造成其蛋白FMRP缺失所致，建立FXS的動物模式將有助於我們進一步瞭解致病的細胞與分子機制。因此，本論文的另一研究目的即為利用FMR1基因缺失斑馬魚，探究FMRP在行為及神經突觸可塑性中所扮演的角色。實驗結果顯示，成年斑馬魚因缺乏FMR1基因表達，而產生低焦慮、過動和抑制性逃避性學習障礙現象。而在電生理上，FMRP的缺失對於突觸傳遞功能並無明顯影響，但在突觸可塑性方面，相較於對照組，FMR1剔除斑馬魚端腦LTP的強度會減弱，相反的LTD則增強。綜合此研究的各項重要發現，我們認為FMR1基因剔除斑馬魚在未來應用上，除有助於我們瞭解FXS的致病機轉外，更能協助治療性藥物的開發。Item 探利用大白鼠模式探討新生期投予 Dexamethasone 對杏仁核中麩胺酸突觸傳遞的影響(2014) 蔡仲昕; Chung-Hsin TsaiDexamethasone（DEX）是一種人工合成的糖皮質激素，目前廣泛的作為消炎藥劑，及用於治療早產兒的呼吸窘迫症。前人的研究結果顯示，新生時期DEX的投藥，會影響海馬迴的功能，導致青少年期的記憶障礙。但是否會對杏仁核之功能造成影響？及其詳細機制，則仍有待進一步探討。因此，本研究將探討新生時期的DEX投藥，對青春期大鼠杏仁核功能的可能影響。對出生後第一至三天的Wistar大鼠以皮下注射方式，投予遞減劑量之DEX (0.5 mg/kg, 0.3 mg/kg和0.1mg/kg)。於6週齡時，以電生理紀錄來評估杏仁核的功能。結果顯示，DEX處理過的大鼠於出生第三天至六週齡時的體重有顯著降低。新生期經DEX處理的大鼠，不僅損害杏仁核處之長效增益（LTP）的反應，也增強了在急性壓力曝露後的類憂鬱行為。而給予NMDA受體促進劑D-cycloserine後的這些初步結果顯示，新生時期的DEX投藥，會對大鼠的杏仁核功能產生長期的影響，其機轉可能與影響杏仁核中麩胺酸的傳遞有關。本研究想闡明對新生時期給予DEX，對大鼠青春期杏仁核中麩胺酸神經傳遞影響的機制。為了證實這一目標，以DCS進行實驗發現可以改善新生期投予DEX的大鼠LTP誘發障礙的現象。此外，使用西方墨漬法，發現杏仁核細胞中麩胺酸NMDA受體的表現量並無顯著差異，但是新生期投予DEX的大鼠杏仁核細胞中NKCC1受體的表現量顯著低於 saline組。Item 探討去甲狀腺大白鼠對百憂解藥性反應之影響(2013) 許韵莉; Yun-Li Hsu甲狀腺素為調節生理代謝作用的重要激素，先前動物研究也顯示，成年大鼠甲狀腺機能減退，可能會誘發憂鬱行為的表現，臨床也觀察到許多憂鬱症併發甲狀腺功能缺失的病例，而且甲狀腺素與抗憂鬱劑共同使用還能增強抗憂鬱劑的治療效果。另外，甲狀腺素的缺乏也被認為會減少海馬迴齒狀迴的成體神經新生，而海馬迴的神經新生又被認為與憂鬱症的產生及相關治療有密切關連。然而，過去多數文獻指出，血清素的神經傳導作用失衡是引發憂鬱症的主因，而常用的抗憂鬱劑－百憂解，即是以增加腦中血清素濃度，改善憂鬱行為的表現。而近年則有研究指出，長期使用百憂解治療的大鼠海馬迴內神經新生較正常大鼠多。由於甲狀腺素的調控與憂鬱症之間可能有密切的因果關連，且在憂鬱症相關研究中一直是個重要但尚未解決的難題，因此，本研究欲藉由甲狀腺摘除引發類憂鬱行為之動物模式及百憂解的投予，來釐清甲狀腺功能缺失所引發之類憂鬱行為與海馬迴成體神經新生現象及血清素神經傳導系統的可能作用路徑。初步實驗結果發現，在8週齡摘除甲狀腺的大鼠，在11週齡的強迫游泳行為測試中表現顯著的類憂鬱行為，但海馬迴齒狀迴的成體神經新生現象未減低。因此，進一步對甲狀腺摘除個體投予百憂解並觀察其行為及海馬迴內神經新生的變化，結果顯示，長期投予百憂解，可改善甲狀腺摘除後引發的類憂鬱行為，但海馬迴神經新生現象未有顯著變化。因此，以RT-PCR方法測定血清素相關受器5-HT1A、5-HT2A、5-HT2C及5-HT3A在海馬迴及縫核的表現量。研究結果發現，甲狀腺摘除大鼠縫核的5-HT1A受器表現量顯著上升，而在投予百憂解之甲狀腺摘除大鼠海馬迴中則是觀察到5-HT1A受器表現量顯著下降，推測甲狀腺摘除引發之憂鬱行為表現及投藥後的行為改善，可能與5-HT1A受器表現量的改變有關。由本研究一系列實驗結果推知，甲狀腺功能異常所造成的類憂鬱行為表現可能與血清素系統中5-HT1A受器的調控有較大的關聯，此項成果除幫助探究憂鬱症成因，也有助於相關治療藥物的開發。Item 探討斑馬魚恐懼記憶之神經機制(2009) 許竣博; Hsu Chun-Po斑馬魚在脊椎動物學習和記憶能力之基因體研究方面是一種功能強大的模式動物。科學家利用斑馬魚的基因轉殖技術，發展出多樣不同基因變異的品系。而在各種突變斑馬魚被大量建立的同時，更迫切需要進行專門針對斑馬魚學習與記憶功能的行為研究。在許多研究抑制性逃避行為實驗，常以其他物種─例如大白鼠當動物模式。然而，目前對硬骨魚類情緒性記憶相關的研究依然相當缺乏，有礙於斑馬魚於神經科學相關研究的推廣。本研究採用改良型之抑制性逃避行為箱來研究斑馬魚之抑制性逃避行為。 本研究之實驗結果顯示：（1）於訓練後24小時，所有斑馬魚將會被再放回淺水區進行測試。此時，斑馬魚會對深水區產生抑制性逃避行為，且停留在淺水區的時間較訓練前有明顯的延長。（2）在消減階段，所有重新暴露於深水區的斑馬魚，會改變其對深水區已建立之抑制性逃避行為，而停留在淺水區的時間較訓練前有明顯的縮短。（3）在訓練後7天，所有斑馬魚放回淺水區進行測試，斑馬魚仍對深水區產生抑制性逃避行為，顯示此恐懼記憶被保存下來的時間至少可達到7天。（4）經過(+)MK-801（一種非競爭性麩胺酸NMDA受體拮抗劑）處理的斑馬魚，其抑制性逃避行為將會被阻斷。 (+) MK-801處理組和對照組之間，斑馬魚對深水區產生抑制性逃避行為而停留在淺水區的時間有顯著差異。（5）在經過訓練後的斑馬魚，端腦內的MAPK的磷酸化程度，會隨著時間而增加，在訓練後1.5小時到達高峰，同時與naïve組比較也有明顯增加。而端腦內的MAPK的表現量並沒有明顯變化。 綜合上述各點，本實驗不只建立一套操作簡單的行為儀器來研究斑馬魚的恐懼記憶，且實驗結果推論斑馬魚恐懼記憶相關的神經機轉與陸生的脊椎動物相似。因此，也許可以增進我們使用斑馬魚來研究神經科學的可行性，並且拓展對精神疾病藥物的開發領域，而在未來配合多樣不同突變的斑馬魚，將有助釐清脊椎動物基因與學習以及記憶功能之間的關係。Item 探討新生期dexamethasone處理對大鼠海馬迴中動情素受體之表現量及長期增益效應之影響(2021) 仉鵬愷; Chang, Peng-Kai地塞米松（dexamethasone, DEX）是一種人工合成的糖皮質固醇（synthetic glucocorticoids），數十年來被廣泛用作抗發炎藥物 （anti-inflammatory drugs）。同時也用來治療及預防出生體重過低 （extreme low birth weight, ELBW）早產兒的慢性肺部疾病 （chronic respiratory disease）。許多研究指出，新生兒時期的地塞米松治療 （neonatal dexamethasone treatment, NDT）可能對早產兒的情緒 （emotional）和認知 （cognitive）功能產生長期不良的作用。我們先前的研究指出NDT於雄鼠與雌鼠身上，均會造成長期的不良影響，包含類憂鬱行為（depression-like behavior）的增加，以及雌性大鼠海馬迴 （hippocampus）中α型雌激素受體 （estrogen receptor alpha, ERα）和G蛋白雌激素受體 （G-protein coupled estrogen receptor, GPER so-called GPR30）的表現量下降，且可能為NDT對雌鼠造成長期不良影響的重要原因。我們本研究中驗證是哪一種雌激素受體，為造成NDT青少年雌鼠長期不良反應的主因。本實驗中使用新生的Wistar大鼠，從出生後第一天到第三天 （postnatal day 1~3, PND 1-3），給予劑量遞減式 （tapering）的DEX皮下注射，自PND 1-3其劑量依序為0.5、0.3和0.1 mg/kg。 於六周齡時，利用開放空間試驗（open field test, OFT）評估NDT大鼠自發性運動功能（spontaneous activity），另外透過強迫游泳試驗 （forced swimming test, FST），評測NDT大鼠的類憂鬱行為。 此外，準備平行組（parallel group）的NDT大鼠，於相同周齡時進行即時聚合酶鏈鎖反應 （real-time polymerase chain reaction, qPCR）評估海馬迴中Erα, Erβ, Gper, Grin1, Grin2a, Grin2b等基因表現。並利用西方墨點法（western blotting）評估mitogen activated protein kinase （MAPK） 的蛋白質表現量及其磷酸化水平（phosphorylation level）。 亦進行了離體胞外電生理記錄 （in vitro extracellular recording），測量海馬迴以高頻刺激誘導的長期增益作用（high frequency stimulation-induced long-term potentiation, HFS-LTP），以評估其海馬迴的神經可塑性（neuroplasticity）。最後利用強迫游泳試驗，以評估投予ERα致效劑（agonist），是否對NDT大鼠具有抗憂鬱（anti-depressant）的功能。實驗結果顯示，NDT動物青春期前的體重顯著降低，這證明DEX的有效投藥。 OFT的結果顯示NDT動物的自發運動功能未受影響。FST的結果顯示NDT會導致類憂鬱行為的增加。雌性青少年大鼠NDT組的不掙扎的時間（immobility）與對照組相比有顯著增加。而雄性青少年NDT大鼠，則必須先給予高台曝露（platform exposure）之急性壓力處理後，其不掙扎的時間才有顯著增加。qPCR結果顯示，雌性青少年NDT大鼠海馬迴中Erα的表現顯著降低，而Erβ 和 Gper表現量則無明顯差異。NDT雄性青少年大鼠海馬迴中Erα, Erβ 及 Gper的表現量，與控制組間相較，皆無呈現顯著差異。雌性青少年NDT大鼠海馬迴中Grin1, Grin2a 及 Grin2b表現量皆沒有呈現差異。電生理實驗結果顯示NDT母鼠的海馬迴HFS-LTP有顯著下降的現象，而輸入和輸出曲線比值（input/output curve ratio, I/O curve）結果顯示，NDT老鼠與對照組相比有顯著下降的現象。而在配對脈衝促進 (pair-pulse facilitation, PPF) 實驗結果中並無呈現顯著差異。透過表面灌流 (suprafusion) ERα致效劑丙吡唑三醇 （propyl pyrazole triol, PPT）後，NDT雌性大鼠的海馬迴HFS-LTP恢復至正常範圍。而預先投予ERα的拮抗劑methyl-piperidino-pyrazole （MPP），可以阻擋PPT對HFS-LTP的恢復效果；而NDT組經皮下注射PPT後，其不掙扎的時間明顯減少，與對照組相比無顯著差異，顯示其具有降低類憂鬱行為的效果。最後我們利用GPER的致效劑同時為ERα和ERβ的抑制劑氟維司群（fulvestrant）進行驗證，投予fulvestrant無法使NDT雌性大鼠的海馬迴HFS-LTP恢復至正常範圍。 西方墨點法結果顯示，NDT並未影響雌性青少年大鼠海馬迴中MAPK 的蛋白質表現量及磷酸化水平。綜合上述實驗結果，我們推論NDT青少年雌性大鼠的不良反應，較可能是藉由影響ERα的表現而造成。實驗結果可供後續臨床研究參考，例如投予PPT治療NDT所造成的長期不良反應。Item 探討新生期地塞米松投藥處理對於海馬迴內 BDNF-mTOR 訊息傳遞路徑的長期不良影響(2023) 吳宗訓; Wu, Zong-Syun重鬱症 (major depression disorder) 為高盛行率的精神疾病，抗抑鬱藥 (antidepressants) 雖已被廣泛使用於控制及防止重鬱症的惡化，但此類藥物仍存在諸如：從開始服藥至症狀改善之間耗時甚鉅或強烈不良副作用等缺點，因此現存抗抑鬱藥於臨床應用上對於實際改善病患症狀的效果仍十分有限。綜合上述，故現今對於開發新型抗抑鬱藥物的需求是刻不容緩。目前已知早期壓力曝露 (early life stress exposure) 與不良創傷經驗 (adverse traumatic experience) 均為誘發重鬱症的重要風險因子，本研究使用新生期地塞米松投藥處理 (neonatal dexamethasone treatment, NDT) 來模擬早年壓力曝露並成功於小鼠中建立類憂鬱行為模式，並以此模式來探討腦源性神經滋養因子 (brain-derived neurotrophic factor, BDNF)、哺乳動物雷帕黴素靶蛋白 (mammalian target of rapamycin, mTOR) 訊息傳遞路徑與神經發炎反應 (neuroinflammation)、神經可塑性異常 (abnormality on the neuroplasticity) 等如何參與調控NDT所誘發之不良影響。海馬迴 (hippocampus) 為對壓力曝露十分敏感的腦區之一，並與重鬱症的發病機轉高度相關，本研究將著重於探討NDT對於背側海馬迴 (dorsal hippocampus) 內BDNF-mTOR訊息傳遞路徑所造成之影響。於此研究中，實驗動物將於出生後之初三日，逐日接受遞減劑量 (0.5、0.3、0.1 mg/kg) 之地塞米松 (dexamethasone) 皮下注射，並持續飼養直至六週齡時犧牲，並以即時定量聚合酶連鎖反應 (real-time quantitative polymerase chain reaction, qPCR) 分析相關訊息傳遞分子與目標基因的表現量變異，再以胞外電生理技術 (extracellular recording) 紀錄神經訊號傳遞情形。實驗結果顯示，經NDT處理後實驗動物產生長期之不良影響。首先，NDT組之老鼠體重自出生後7至42日與SAL組相比均明顯較輕。NDT組背側海馬迴內之BDNF、TrkB基因表現量下降，顯示其BDNF訊息傳遞路徑受到影響。胞外電生理紀錄發現，NDT組老鼠其海馬迴突觸前、突觸後傳遞與長期增益效應均顯著劣於SAL組動物，上述結果顯示NDT處理將導致動物海馬迴之神經可塑性異常。此外，Nr3C1與Sgk1的表現量上升與Fkbp5的表現量下降顯示其HPA反應軸失調。ELISA結果顯示NDT組之動物血清內相較SAL組具有較高之糖皮質素表現量，然而此差異並未達統計檢定顯著水準。隨後，經檢驗背側海馬迴組織內相關突觸上離子通道表現量，其結果顯示：於NDT組別中Grin2a、Grin2b、Gria1、Cacna1c與Cacna1e表現量下降；然而，Slc1a6、Slc12a5、Gabra3、Gabra4、Gabbr1及Gabrd表現量顯著上升。近一步檢驗突觸蛋白 (synaptic protein) 與細胞骨架相關基因顯示Syn1、Syn2、Arc、Dlg4、Sptbn2與Khdrbs表現量顯著下降。為近一步了解上述變異之上下游訊息傳遞路徑，實驗結果顯示Raptor、Rictor與Ctnnb1基因表現量於NDT 組中顯著下降。除此之外，於NDT組中轉錄因子Nfkb1 基因表現量顯著增加，而Creb1基因表現量顯著下降，但發炎因子Il6與模式識別受體 (pattern recognition receptor, PRR) Nlrp6卻於NDT組中顯著下降。最後，經由連續兩天給予MHY1485，NDT組於懸尾試驗中之不動時間百分比顯著下降，於開放空間試驗中並未發現明顯之行為異常，雖於投藥過程中動物之體重產生些微下降，惟其可於投藥完成後兩天內回覆至基礎水平。綜合上述，實驗結果顯示mTOR訊息傳遞路徑於NDT所誘發之長期不良影響中扮演關鍵角色。據我等所能了解，本實驗為首次利用MHY1485作為抗憂鬱藥進行壓力所誘發之動物類憂鬱行為進行治療，其優良之抗憂鬱效果可作為未來開發新穎抗抑鬱藥物之參考。Item 探討新生期投予dexamethasone對成年期大白鼠憂鬱行為的影響(2014) 柯孟昌; Ko Meng Chang人工合成糖皮質激素dexamethasone ( DEX ) 在臨床上常用於治療早產兒因肺部發育不良而引發的呼吸窘迫症現象，可提高早產兒的存活率，但近期研究發現在新生期接受過高劑量DEX投藥可能對其腦部發育與認知功能產生不良的影響。杏仁核( amygdala )調控情緒，更是調控恐懼記憶的形成與削減的重要核區。過去尚未有研究者針對新生期投予DEX對杏仁核功能的影響進行持續的追蹤。因此，本研究利用Wistar大鼠，模擬臨床上投藥的方式，於出生後第一至第三天，以皮下注射的方式，投予遞減劑量 (tapering dosage)的DEX (0.5 mg/kg, 0.3 mg/kg and 0.1 mg/kg)，待動物成年後評估其對杏仁核功能的影響。研究結果發現，新生時期投予DEX的成年大鼠在面臨急性壓力時於強迫游泳行為(forced swim test, FST )模式中不游動的時間明顯高於控制組老鼠，表現出類憂鬱行為的反應。此外，胞外電生理記錄結果發現，以高頻電刺激誘發的LTP訊號，新生期DEX組大鼠在視丘投射至側杏仁核的神經訊號值明顯高於控制組大鼠，杏仁核MAPK磷酸化程度亦顯著的高於控制組動物，且在血清中的皮質固醇激素(corticosterone)濃度也高於控制組動物，顯示新生期DEX的投予對動物的反應具有長期影響。透過MAPK 抑制劑PD98059的投予能有效降低DEX組動物不游動的時間，利用伴隨人工腦脊髓液的灌流，PD98059能使神經路徑過度活化的現象回復，顯示 MAPK磷酸化的程度在調控動物面臨急性壓力時的生理反應扮演重要角色。此外，投予低劑量利尿劑bumetanide能改變細胞內離子濃度變化，調節神經細胞活性，亦可達到回復效果。 新生期投予DEX對於動物條件化恐懼的建立形成障礙，此障礙能透過D-cycloserine的投予增加NMDA受器的活性而得到改善。本研究結果亦指出於新生鼠接受DEX注射前給予乙醯化酶抑制劑trichostatin A (TSA)能有效避免DEX所造成的負面影響，顯示DEX的投予可能改變部份基因的表現，對動物情緒反應造成持續性的長期影響。本研究結果有助於瞭解新生期DEX的投予對動物杏仁核神經投射路徑與分子活性的影響，並對新生期不良經驗導致的憂鬱症致病成因提供研究的參考。