失調的神經傳遞在人類疾病中的致病機轉

人類中樞神經系統藉由大量的神經元彼此連接,建立起復雜的神經迴路系統。這些迴路系統透過激活骨骼肌收縮,
驅動複雜但有節奏與協調性的行為,例如步行跑步和游泳。如果神經迴路系統與肌肉的訊息傳遞發生失調,
將會引起嚴重的運動疾病。而相對於人體中其他組織,這些系統需消耗更多的能量以維持正常運作。細胞產能時,
活性氧物質會隨之釋放。在老化或神經退化性疾​​病的情形下,經常會產生過多的活性氧物質(俗稱氧化壓力),
進而影響神經元的功能且降低整個神經系統功能。谷氨酸是主要的興奮性神經傳導物質,控制人類神經系統的大部分活性因此其釋放和回收的密切平衡是神經系統正常運作的關鍵。過量的谷氨酸累積常見於神經相關疾病中,它會過度的神經系統活化,
稱為谷氨酸興奮毒性。值得一提的是,谷氨酸興奮毒性是引發氧化壓力增加的主因之一。然而,
科學界至今不清楚氧化壓力究竟如何干擾神經網絡的運作。本實驗室利用果蠅幼蟲的運動神經迴路,
作為研究系統來探討這具有挑戰性的問題。果蠅幼蟲可以運用有節奏和協調的爬行運動來覓食,這種行為類似人類的行走、
跑步和游泳,受運動神經迴路所控制。果蠅幼蟲的運動神經迴路與人類運動神經迴路相比雖然較為簡單,但具有高度功能保留性。
因此非常適合用來研究調控運動神經迴路的機轉。我們發現在谷氨酸興奮性毒性情形下,氧化壓力可以透過運動神經迴路的連結特殊性來促進其自身的生成,
並進一步破壞整個運動神經系統功能。未來重點研究方向將是闡明上述機轉是否為老化引起的運動能力衰退以及運動神經元疾病(如漸凍人)發病的重要成因之一預期此研究成果將可為這些棘手的社會健康問題提供可行的預防和治療對策。