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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 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 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 以Bβ1 基因轉殖鼠建立並分析其海馬迴的組織切片培養(2010) 馬智剛; Chih-Kang Ma脊髓小腦共濟失調症第12型(SCA12)是由於PPP2R2B基因5’端未轉譯區(UTR)的CAG重覆片段擴增所造成，該基因是一個腦神經專一性表現的去磷酸化酶protein phosphatase 2A (PP2A)中的調控β次單元。該CAG擴增可能造成PPP2R2B基因的過度表現，因而提高了PP2A的活性，這樣的改變可能因而造成神經細胞的失能與死亡，也是目前推論的SCA12的可能致病機理。我們實驗室已經成功的建立Bβ1過度表現的基因轉殖小鼠，也在這些小鼠中觀察到Purkinje 細胞丟失與神經膠細胞些微的增生(gliosis)。在本研究中，我們繼續的在分子層面分析這些老鼠的致病機轉。我們在行為測試發現，Bβ1過表現小鼠，並沒有明顯呈現出焦慮與運動失調的現象，反而表現出較正常組更為好的成績，唯獨在實驗中的排遺程度遠較對照組有顯著提高的結果。此外我們了解PP2A的受質之ㄧ是維繫微管胞器穩定( microtubule- associated)的重要蛋白，也就是Tau蛋白，在這樣的關係上我們認為Bβ1與阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease, AD)可能有某種程度的相關性。有鑒於此，為了未來AD與SCA12相關性的研究方向，我們試著建立成鼠的大腦海馬迴(hippocampus)的切片培養(slice culture)。Bβ1過表現基因轉殖小鼠的腦切片培養可以提供我們便捷的平台以了解SCA12在分子層面的作用機理與篩選治療方式。目前能夠確定的是操作的培養技術上可以穩定的讓成鼠的海馬迴離體培養18天後，亦保有60%以上的細胞存活率，雖然沒有觀測到Bβ1過表現小鼠與正常小鼠的切片培養有差異存在，但在實驗技術的開發上的成果，將能提供我們對於Bβ1失調在離體實驗中更多的了解。Item 長期處理methimazole對海馬回神經突觸可塑性的改變，以及縫核和邊緣系統中血清素受器之影響(2014) 唐作豪; Tso-Hao Tang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，可能會影響大腦中血清素系統的功能並誘發憂鬱行為的表現。本實驗的主要目的：1. 利用甲狀腺摘除，或是長期在飲水中添加methimazole所建立甲狀腺功能低落的動物模式，並以real-time PCR來觀察大鼠多個腦區(包括縫核、海馬迴、杏仁核及中側前額葉內)，相關血清素受體表現量的變化；2. 觀察長期給予methimazole所誘發之動物類憂鬱行為；及3. 長期給予methimazole對大鼠海馬迴神經可塑性的影響。 結果顯示經大鼠誘發甲狀腺功能低落後，腦中縫核5-HT1A型受器的表現量有增加的情況，並且5-HT2C型受器及血清素轉運蛋白(SERT)在海馬迴中表現量增加。此外，長期給予methimazole會導致大鼠產生類憂鬱行為，並在強迫游泳測試中，放棄掙扎的時間增加。最後，長期給予methimazole會對海馬迴CA1區域之神經可塑性產生影響，包括抑制LTP現象的誘發及增強LTD現象的誘發，LTP現象的抑制可以被d-cycloserine所回復。總結上述結果可以得知，在大鼠中誘發甲狀腺功能低落會改變血清素受器在縫核及海馬迴的表現量，並且對海馬迴之神經可塑性造成影響。 關鍵字：甲狀腺素功能低落、憂鬱症、血清素、海馬迴、長期增益現象、強迫游泳測試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。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。