中間絲蛋白堆積導致神經元退化之研究

在神經科學研究領域，探討神經細胞的退化與凋亡已成為今日生物醫學界的重要
挑戰。本計劃以神經性缺陷的突變小鼠Dystonia musculorum (dt) 做為生物研究材料，
探討台灣常見的神經性疾病，例如老年癡呆症與肌萎縮性脊髓側索硬化症。臨床上，
許多神經退化疾病都有的病理特徵，是會伴隨其細胞骨架排列的變化以及細胞骨架大
量堆積於神經元。但造成神經元中間絲蛋白這種細胞骨架蛋白堆積的機制目前尚未完
全釐清，可能因素包括:遭受毒物後的反應、神經元內不正常大量製造中間絲蛋白或神
經纖維運輸障礙等原因。而在過往dt 小鼠研究中也觀察到相同神經退化的病理特徵，
神經元或神經軸突內均有中間絲蛋白堆積的現象。
初期，將以dt 小鼠為生物研究材料，希望能瞭解中間絲蛋白堆積與交感神經元死
亡的關聯性。之前我們所發表dt 小鼠感覺神經退化的論文中，除了觀察到支配皮膚感
覺的背根神經節細胞有凋亡現象外，同時也發現到，支配汗腺的交感神經元亦嚴重的
退化，這是之前學者未觀察到的。我們將以電子顯微鏡技術研究交感神經退化時的超
微結構變化；以免疫細胞化學染色與蛋白質電泳等方式進行研究，觀察神經退化時
caspase 與其他細胞凋亡相關蛋白的表現；並利用TUNEL 染色分析細胞死亡。
進而，我們將全力研究中間絲蛋白堆積的退化神經元中，ubiquitin proteasome
system 是否可藉由清除堆積蛋白的功能扮演保護性角色。細胞中ubiquitin
proteasome system 可快速清除不正常堆積的蛋白質，避免對細胞造成傷害。我們分別
取dt 與正常小鼠的交感神經元進行初級細胞培養，再將ubiquitin 核酸序列末端接上綠
色螢光蛋白質的核酸序列，轉殖進入細胞中表現，觀察ubiquitin 是否在中間絲蛋白
堆積的退化神經元中可扮演保護性功能，增加細胞存活率。另外，我們亦篩選出持續
表現ubiquitin 末端接有綠色螢光蛋白(ubiquitin-EGFP)的PC12 與Neuro2A 細胞株，
建立在神經元遭受acrylamide 等毒物傷害後，ubiquitin proteasome system 扮演清
除細胞中堆積中間絲蛋白的保護性功能之細胞模式。並以免疫細胞螢光染色、共軛焦
顯微鏡技術、電子顯微鏡技術與蛋白質電泳等實驗方式，進一步探討ubiquitin 在神
經退化中所參與細胞保護機制。本計劃完成之後，吾人能對中間絲蛋白的堆積，導致交感神經退化與凋亡的機制
能提出新的見解；並利用持續表現ubiquitin 細胞株的實驗模式，探討神經退化時，
ubiquitin proteasome system 在神經元所扮演的保護性角色。