致精神分裂症基因Neuregulin1功能之探討

Abstract

精神分裂症是一種慢性衰退的精神異常疾病，並且許多報導指出此為遺傳性之異常心智混亂。根據2002年，由Stefansson等人對於冰島地區的精神分裂症家族所進行的大規模基因篩檢，Neuregulin 1(NRG1)首度被發現是精神分裂症致病基因之一。然而，NRG1參與在精神分裂症中的詳細機制仍不清楚。因此，在本論文中，我們使用NRG1異型合子基因突變小鼠 (NRG1 +/-) 以及其野生型對照組小鼠來探討神經生物層面之差異。本研究分為兩個部分：第一部分之研究目的在於評估NRG1對恐懼記憶之影響。第二部分則是根據過去所建立的假說-精神分裂症患者的神經突觸間血清素作用異常-在此探討血清素與NRG1之間的調控關係。 在實驗結果中我們使用被動型逃避學習作業與情境-條件恐懼制約作業兩種行為模式，研究發現NRG1 +/-小鼠的恐懼記憶表現較野生型小鼠差。另外，在免疫組織染色中觀察到NRG1 +/-小鼠腦部的杏仁核中核細胞帶有非常多的磷酸化ERK表現量。另外，我們的合作者在杏仁核中核的電生理實驗顯示，由PKC活化劑phorbol-12,13-diacetate (PDA)誘導長期增益現象(LTP)的效果在NRG1+/-小鼠是受到抑制的。在此，我們假設神經傳導物質之受體的不足或許是導致NRG1+/-小鼠的杏仁核相關恐懼記憶表現受損之因素。然而，透過西方點墨法之分析，我們發現NMDA受體與其磷酸化態受體以及AMPA受體的表現量在NRG1 +/-小鼠的杏仁核皆是較野生型小鼠來得高，反而是受體的下游傳遞物質PKCβΙ與PKCβⅡ表現量遠低於野生型小鼠，而PKCα則不受影響。曾有報告指出PKCβ與恐懼記憶有關，因此我們認為PKCβ的減少與NRG1 +/-小鼠的恐懼記憶缺失應該有所關聯。 在第二部分的實驗中，我們使用兩種常用的動物憂鬱行為模式：強迫性游泳測試以及吊尾測試來評估此兩群小鼠對於抗憂鬱症藥物desipramine之反應。結果發現NRG1 +/-小鼠對於藥物的反應相較於野生型小鼠來得敏感。並且藉由西方點墨法分析發現，在NRG1 +/-小鼠的多個腦部核區都出現血清素轉運蛋白的表現量增加的現象，表示其腦部的血清素再回收的速率較高，而導致血清素基礎活性受到抑制。另一方面，在體外探討血清素與NRG1之調控關係的實驗中，我們使用了人類星狀細胞瘤之細胞株A172與人類神經細胞瘤之細胞株SH-SY5Y，發現外給NRG1會抑制其血清素轉運蛋白的表現量，同樣結果也在大鼠皮質初代星狀細胞與神經細胞中被證實。而正腎上腺素轉運蛋白的表現量也同樣會受到外加的NRG1而抑制。相反地，若是在人類星狀細胞瘤之細胞株A172中外加血清素，則可以增加NRG1的受體ErbB4表現量增加，並且此結果是經由血清素受體1A亞型所調控。最後，為了模擬人體長期服用抗憂鬱藥物之療法，我們對此兩群小鼠多次注射desipramine之後，將小鼠犧牲以觀察腦部受體之變化。結果發現NRG1+/-小鼠在杏仁核以及額狀皮質的ErbB4表現量增加。我們的實驗顯示在NRG1和血清素之間存在著正向回饋的調控關係，表示血清素的功能不足可能牽涉於NRG1基因異常所誘發的精神分裂症狀之中。 綜合以上，藉由動物行為實驗與神經生物層面之分析，本論文探究了NRG1 +/-小鼠的表現型，包含恐懼記憶缺失以及抗憂鬱症藥物之敏感性增加，而與情緒認知關係密切的杏仁核似乎是一個相當關鍵的重要核區。同時，血清素、NRG1與ErbB4的失衡也可能是造成此心智異常的致病機制。