生命科學專業學院—生命科學系
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本系學士班之教育目標為「培育優良之生物科教師及生命科學研究人才」雙軌並行。
因應少子化的衝擊，本系調整相關員額及教學資源之分配，在課程設計及學習活動上，特別注重學生基礎學識、研究能力和研究方法的訓練，使學生可依個人志趣作學習規劃，畢業後有更寬廣的出路。
本系碩、博士班之教育目標則以「培養生命科學研究人才」為主，並兼顧師資培育，故課程設計及學習活動以培養獨立研究能力為主要目標。
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Item 新生期投予地塞米松對於成年雌性大鼠 海馬迴 G 蛋白偶合雌激素受體之影響(2019) 羅子雅; Lo, Tsz-Nga地塞米松（dexamethasone, DEX）是一種合成的糖皮質激素，通常用作消炎藥物。它亦被廣泛用於早產兒身上（prematurely born infant），以治療早產嬰兒的慢性肺部疾病（chronic lung disease)。新生期投予地塞米松治療（neonatal dexamethasone treatment, NDT）已被廣泛研究並證明對中樞神經系統具有長期的不良反應。我們先前的研究結果顯示，新生期投予地塞米松治療（neonatal dexamethasone treatment, NDT）對於成年雄性和青春期雌性大鼠均引起類憂鬱行為（depression-like behavior）的顯著增加。然而，新生期投予地塞米松治療，對成年雌性大鼠的長期影響仍有待探討。除了傳統的alpha （ER）和beta（ER） 型雌激素受體外，G蛋白偶合雌激素受體（G protein-coupled estrogen receptor, GPER舊稱為GPR30）亦廣泛分佈於生殖系統、心血管系統和腦組織中，尤其是在海馬迴（hippocampus）中有大量表現。前人的研究發現GPER是一種位於細胞膜上的雌激素受體，在乳腺、血管內皮細胞及生殖系統相關癌症中呈現異常的表現及作用。然而，對於GPER的神經作用，特別是對行為的影響及作用機制仍待探究。GPER是否會影響海馬迴長期增益效應（long-term potentiation, LTP）的形成？以及杏仁核（amygdala）是否會受到NDT影響？還有待進一步研究。本研究之主旨在為探討GPER是否參與NDT對雌性大鼠產生的長期不良影響。 在此研究中，出生第1天至第3天（postnatal day 1 to 3）對雌性幼鼠以皮下注射方式（subcutaneous injection）投予遞減劑量（0.5, 0.3,& 0.1 mg/kg）的DEX。爾後於10週齡時進行一系列的行為、生化以及電生理實驗。例如以強迫游泳實驗（forced swim test, FST）和蔗糖糖水偏好實驗 （sucrose preference test, SPT） 來評估NDT所誘發的類憂鬱行為。此外使用開放空間測試（open field test, OFT）來評估DEX的非專一效應 (non-specific effect)。為了防止行為實驗對生化分析所造成之干擾，我們以相同的方式準備了另外一批動物，於十週齡時斷頭犧牲，取出其海馬迴進行即時定量聚合酶連鎖反應（real-time polymerase chain reaction, qPCR）分析ERα、ERβ和GPER的表現。部分動物則用於離體胞外電生理記錄實驗 (in vitro extracellular recording)，以檢測海馬迴腦切片中，由高頻電刺激（high-frequency stimulation, HFS）所誘發的長期增益效應（long-term potentiation, LTP），並以直接灌流方式（suprafusion）投予GPER的選擇性致效劑 （selective agonist） G1，評估G1是否能挽回海馬迴中的LTP。再以直接灌流方式（suprafusion）投予GPER的選擇性拮抗劑 （selective antagonist） G15，評估G15是否能阻斷G1所挽回海馬迴中的LTP。 實驗結果顯示，NDT雌鼠在FST中的不動的時間百分比(percent time of immobilization) 明顯增加，而SPT的結果亦顯示其蔗糖偏好指數(sucrose preference index)明顯降低，但NDT與控制組在OPT中的水平運動距離(total horizontal moving distance)並無明顯差異，此項結果顯示NDT成年雌性大鼠的類憂鬱行為增加，應與DEX的非專一效應對活動能力之干擾無關。在qPCR的結果顯示，青少年期時雌性NDT大鼠海馬迴中ER、ER和GPER的表現量，與控制組相比並無明顯差異。然而，在成年期NDT雌性大鼠的海馬迴中GPER的表現量則明顯減少。離體胞外電生理記錄的結果顯示，成年期NDT雌性大鼠海馬迴中，HFS-LTP的強度顯著降低，而在表面灌流GPER的選擇性致效劑G1後，NDT雌鼠海馬迴之LTP可恢復至正常水平，並且在表面灌流GPER的選擇性拮抗劑G15後G1的拯救效果被完全阻斷。 總結各項實驗結果，GPER在NDT對海馬迴中LTP之異常表現中，扮演了十分重要的角色。後續的研究可針對G1是否亦能對NDT所引發的行為異常，具有治療效果進行進一步的探討。利用藥第投予恢復海馬迴中GPER的表現量，或是利用GPER的選擇性致效劑，極可能對NDT所造成之行為異常，具有治療的效果，未來可朝此二個方向進行藥物研發。 關鍵詞: 地塞米松、海馬迴、G 蛋白偶合雌激素受體、長期增益效應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 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 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 新生期投與dexamethasone對母鼠的長期不良影響(2018) 邱惠芳; Chiu, Hui-Fang地塞米松 (dexamethasone, DEX) 是一種人工合成的醣皮質激素(synthetic glucocorticoid)，目前廣泛做為消炎藥劑(anti-inflammatory)，並用於治療早產兒之呼吸窘迫症 (respiratory distress syndrome)，但多年來研究發現新生期投與DEX (neonatal DEX treatment; NDT) 會導致腦部發育與認知功能的不良影響。海馬迴 (hippocampus) 是空間記憶 (spatial memory) 和連結性學習記憶(associative learning and memory) 的主要腦區，而杏仁核 (amygdala)則是調控情緒的重要腦區，兩者均屬於邊緣系統 (limbic system) 的成員，其功能異常與精神疾病如憂鬱症 (major depression) 及焦慮症 (anxiety disorder) 有重要關聯。 前人研究顯示NDT會導致大鼠的類憂鬱行為 (depression-like behavior) 明顯增加，過去關於NDT的研究多著重於公鼠，較少著墨於母鼠，本研究利用新生期母鼠，模擬臨床上早產兒的投藥方式，以濃度遞減式 (tapering dosage) 於出生後第1~3天 (postnatal day-1 to 3) 連續3天依序投予DEX (0.5 mg/kg, 0.3 mg/kg 和 0.1 mg/kg)，並利用細胞外電刺激紀錄 (in vitro extracellular recording)、西方墨點法 (western blot analysis)、抑制逃避學習實驗 (inhibitory avoidance task; IA) 與強迫游泳行為實驗 (forced swimming tests; FST)，評估NDT對青春期 (6週齡) 與成年期 (10週齡) 的母鼠海馬迴與杏仁核之功能影響。 實驗結果發現在海馬迴和杏仁核，利用高頻電刺激 (high-frequency stimulation; HFS) 誘發的長期增益現象 (long term potentiation; LTP) 中，青春期NDT母鼠的LTP有抑制的情形，而在成年期母鼠的海馬迴和杏仁核以HFS誘發的LTP則有減弱的情形。西方墨點法的結果顯示青春期與成年期母鼠海馬迴與杏仁核的estrogen receptor alpha (ER) 表現量均低於控制組，而estrogen receptor beta (ER) 的表現量與控制組無顯著差異。在檢測海馬迴空間記憶功能的IA行為實驗發現，NDT阻斷了青春期NDT母鼠抑制逃避學習，青春期NDT母鼠滯留潛伏 (retention latencies) 時間低於控制組並有顯著差異，但這種阻斷效果不會持續到成年期。評估杏仁核功能的FST行為實驗發現，青春期與成年期母鼠在FST模式中，不游動時間百分比 (percent time of immobility) 明顯高於控制組，表現出類憂鬱行為的反應增加。為避免NDT所引起的可能的毒性效果 (toxic effect) 對行為實驗數據判讀的干擾，故合併測量其自發性活動行為 (locomotor activity)，結果顯示NDT母鼠在青春期和成年期的總水平移動距離 (total horizontal distance movement) 與控制組相比，並無顯著差異。在青春期和成年期母鼠在細胞外電生理紀錄時投予雌二醇 (estradiol) 可部分恢復杏仁核的HFS誘發之LTP；青春期動物於6週齡時連續四天皮下注射雌二醇 (0.25 mg/kg/day)，成年期動物於10週齡時連續四天皮下注射雌二醇，分別在第四天給藥結束30分鐘後立即進行FST行為實驗，結果發現給予雌二醇的NDT母鼠，其類憂鬱行為降低。青春期母鼠在細胞外電生理紀錄給予雌二醇可部分恢復海馬迴的LTP。在染色質免疫沉澱實驗 (chromatin immunoprecipitation assay; ChIP) 中發現幼年期NDT母鼠 (2週齡) 的海馬迴中H3K9乙醯化 (acetylation) 與控制組相比，NDT母鼠的H3K9乙醯化百分比顯著低於控制組。在NDT組於出生後第一天 同時投與histone deacetylases (HDAC) 抑制劑trichostatin A (TSA)，可使幼年期母鼠海馬迴ER的表現量恢復至與控制組相近，並可使青春期母鼠海馬迴以HFS誘發的LTP恢復，與控制組相比無顯著差異，以及在IA行為實驗發現海馬迴空間性記憶功能恢復，與控制組相比無顯著差異。總結本篇實驗結果，NDT母鼠在青春期與成年期的海馬迴與杏仁核之LTP、ER表現量、空間記憶及情緒功能均產生不良的影響，然而這樣不利的影響會一直持續到成年期，並且這樣的影響可能與H3K9乙醯化下降有關，而於幼年期投予HDAC抑制劑，或於青春期與成年期給予雌二醇，則可有效地降低NDT的長期不良影響。根據本論文的結果發現，NDT對母鼠產生的長期不良影響並直至成年期，這樣的結果可提供給日後相關研究及臨床投藥做為參考。