血清素影響哺乳類生物大腦發育!新研究證實neocortex體積與胚胎激素有關

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作為重要神經傳導物質之一,血清素(serotonin, 5-HT)對大眾來說並不陌生,除了與身心健康、睡眠與腸道蠕動功能相關外,現在Neuron期刊的新研究進一步提及血清素與胎兒腦部發育的關係,並以實驗證實了血清素活化與人類演化過程中增加的新皮質(neocortex)有著高度相關。

普朗克學會(Max Planck Institute) 的Wieland Huttner 教授針對了人類胚胎新皮質區域在演化中變異的原因,進行了許多研究,今年度發表在Neuron期刊上的研究則著重在血清素所扮演的角色。過往研究證實了血清素作為神經傳導物質,對於快樂、幸福等情緒的生成,正常的睡眠週期以及腸道的運動都扮演著不可或缺的關鍵角色。

在胚胎時期人類腦中就表現一類血清素受體(HTR2A)。研究發現HTR2A僅在雪貂或是人類胚胎中可見但在小鼠胚胎則不表現。Wieland Huttner教授團隊希望了解這個受體與血清素的調控,在胎兒大腦新皮層發育中的影響,於是在小鼠胚胎中進行血清素調控。由於小鼠胚胎不具有HTR2A受體所以增加血清素並不影響老鼠腦中subventricular zone中基底前驅細胞(basal progenitor cells)的生長,也不影響新皮質體積;但若將HTR2A外加性地表現在小鼠腦中,則能夠增加基底前驅細胞的增殖。

Wieland Huttner教授團隊接著利用CRISPR/Cas9技術在雪貂中敲除內生性HTR2A基因,並觀察到胚胎基底前驅細胞生長受到影響而減少。利用藥物進行體外人類胚胎細胞新皮質區HTR2A的活性,則能發現基底前驅細胞會透過下游HER2/ERK訊息途徑增加生長與增殖。透過以上實驗結果,Wieland Huttner教授進一步說明了演化保守的新皮質增生現象來自於HTR2A與血清素的作用,並且解釋了來自胎盤的血清素對胎兒發育可能的作用。

此一發現不僅對於人類腦部發育有更深的探討外,也能夠成為日後血清素相關疾病如注意力缺失症候群、自閉症光譜等疾病幼童的治療新標的,增加對於腦部相關神經行為疾病的了解,藉以衍伸更多治療方法與藥物。

延伸閱讀:帕金森氏症應該被分為兩種疾病?腦部病變不一定是源頭!

參考資料:

  1. https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(20)30758-3?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0896627320307583%3Fshowall%3Dtrue
  2. https://www.mpg.de/15910593/happiness-and-the-evolution-of-brain-size

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