2000 年諾貝爾生理或醫學獎
(2/3) 兒童和成人的腦神經病變
-- 杭亭頓氏舞蹈病
黃頂立 DEENG-LIH HUANG, Ph.D.
美國哥倫比亞大學生物有機化學博士
E-mail: dh459@columbia.edu
(電腦字數統計:中文字 1,248,英數字 73)
葛林加德 (Paul Greengard)
在 1960 年代末期雖然已經知道多巴胺、正腎上腺素和血清素是中樞神經系統的神經傳導因子,但是其作用機制卻還不清楚。葛林加德的貢獻,就是發現這些神經傳導因子在突觸的作用機制,尤其是發現蛋白質磷酸化扮演關鍵的角色;而且蛋白質磷酸化也發生在其他的生理反應(例如荷爾蒙的作用),扮演一個共通的關鍵角色。
在那時代的神經科學家大多熱門於神經電化學方面的研究,葛林加德卻不願一窩蜂隨波逐流,勇於和別人不一樣:他選擇冷門的蛋白質磷酸化做研究,結果使這冷門的領域發光發亮變成熱門的重要領域。
神經傳導因子如多巴胺、正腎上腺素、血清素和某些神經月生月太等,傳導訊息藉由所謂的「慢突觸傳導」(slow synaptic transmission),會導致神經細胞功能的改變,這改變可維持數秒到數小時。至於神經細胞功能之所以會改變,則非常重要的,是由蛋白質磷酸化所造成的。「慢突觸傳導」負責神經系統的一些基本功能,例如警覺性和心情。「慢突觸傳導」也可以控制「快突觸傳導」。「快突觸傳導」負責講話、動作和感覺等。
葛林加德發現當做第一信使的多巴胺和細胞膜的多巴胺受體結合後,會刺激腺甘酸環化酉每 (adenyl cyclase) 催化
ATP 製造環腺甘酸 (cAMP)。cAMP
就和接力賽一樣變成第二信使,再活化蛋白質活化酉每A (PKA、protein kinase A)。接著
PKA 便催化磷酸加到蛋白質上的生化反應,也就是所謂的蛋白質磷酸化。神經細胞蛋白質磷酸化後就會產生各種不同功能,其中重要的一類,是蛋白質磷酸化的離子管道,可以控制神經細胞對刺激的反應性,使神經細胞可以沿著突軸和末稍傳導電脈衝。
龍頭老大DARPP-32
在神經細胞磷酸化蛋白質中,葛林加德更進一步研究出一個龍頭老大,他稱之為
DARPP-32 (多巴胺和環腺甘酸控制的磷酸蛋白質、分子量 32,000,dopamine- and cyclic-AMP-regulated phosphoprotein of molecular weight 32,000)。DARPP-32
具蛋白質磷酸化酉每-1 (protein phosphatase 1) 抑制劑的功能,既然身為龍頭老大,當然一聲令下就可以指揮手下的小弟
-- 其他蛋白質 -- 做各種不同的功能。
葛林加德最新的研究,發現龍頭老大 DARPP-32 和杭亭頓氏病 (Huntington's disease) 也有關連。在
2000 年一月的美國國家科學研究院學報 (Proc Natl Acad Sci USA),葛林加德的研究團隊用導入杭亭頓氏病基因的老鼠研究,發現杭亭頓氏病症狀發生前的老鼠腦部紋狀體有嚴重的多巴胺信息缺乏,其中也包括龍頭老大
DARPP-32。
杭亭頓氏病 (Huntington's disease)
杭亭頓氏病也稱為杭亭頓氏舞蹈病 (Huntington's chorea),是一種遺傳病,有此病者所生育的下一代有
50% 的機率會遺傳到。杭亭頓氏病的基因在第四號染色體的短臂上,基因檢驗可以知道是否有遺傳到突變基因。
杭亭頓氏病通常在中年(35-50 歲)開始,一般病發後 13-15 年內會死亡,死因經常是肺炎或致命性的跌倒。其症狀包括痙攣、抽筋、腦細胞逐漸消失、舞蹈、運動失調、心智障礙等。腦部的神經傳導因子
g-胺丁酸 (GABA) 和 P 物質會降低;不過補充
g-胺丁酸的治療並無效。杭亭頓氏病目前沒有有效的治療方法,舞蹈和騷動可用精神病藥物 (如
chlormazine) 或利血平 (reserpine) 來壓抑。
阿滋海默氏症(Alzheimer's disease)
阿滋海默氏症的腦部有老化的 b-澱粉斑 (月生月太,
peptide) 沉澱。葛林加德也做有關磷酸化蛋白質如何調控 b-澱粉月生月太
(peptide)
的作用機制的研究,這對發展治療阿滋海默氏症的藥物是很重要的。在
2000 年二月的美國國家科學研究院學報 (Proc Natl Acad Sci USA),葛林加德研究團隊的最新研究,顯示老鼠補充睪丸酮 (testosterone) 可降低神經細胞分泌
b-澱粉月生月太
(peptide) 30-45%。所以人類補充睪丸酮類物質是治療阿滋海默氏症的一個方向,不過還得考慮如何降低睪丸酮所可能引起的副作用。
(Written on
11/14/2000.)
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Posted
on 01/02/2002.
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