大鼠時鐘神經元鈉漏通道與鈉鈣交換子的功能角色

視叉上核（suprachiasmatic nucleus; SCN）神經元是中樞主控時鐘。SCN 神經元透過其晝高夜低的不同發射頻率，來控制哺乳動物的約日節律行為。但人們對其電活性約日節律的離子機制，卻所知不多。SCN 神經元也有代謝節律，其白天的葡萄糖吸收、鈉鉀幫浦活性，以及胞內鈣離子濃度，都比晚上來得高。由此可以合理推斷，白天較高的動作電位發射頻率，會升高胞內的鈉離子濃度，因而促進鈉鉀幫浦的活性，因此才需要較高的能量代謝。只是我們先前的研究結果顯示，動作電位進來的鈉離子並無法活化鈉鉀幫浦，反而是一種對胞外雙價離子敏感的鈉漏通道進來的鈉離子會活化鈉鉀幫浦。也就是說，鈉漏通道與鈉鉀幫浦功能上是耦合在一起的。由於主動運輸打出鈉離子相當耗能，鈉漏通道與鈉鉀幫浦的耦合，代表鈉漏通道存在的必要，最有可能的原因，是鈉漏通道讓SCN 神經元維持在比較去極化的狀態，以便持續產生自發性動作電位。只是我們還需要進一步了解鈉漏通道的特性。由於白天鈉鉀幫浦的活性較高，這種耦合也意謂著，白天鈉漏通道的活性也應該較高，因此可以解釋白天較高的動作電位頻率。這是個有趣而且可能相當重要的預測，同樣有待進一步的實驗證明。另一方面，鈉漏通道與鈉鉀幫浦的耦合，代表它們共同調節的胞內鈉離子濃度，可能會透過鈉鈣交換子去影響胞內的鈣離子濃度。除了是調節胞內鈣離子衡定最主要的蛋白質之外，鈉鈣交換子本身的帶電性質也讓它可以直接調節膜電位與興奮性。本三年計劃旨在探討鈉漏通道與鈉鈣交換子，以及與鈉漏通道與鈉鉀幫浦如何共同調節鈉鈣交換子。第一年，我們將確立鈉漏通道的離子機制，並探討其在電活性扮演的功能角色，最重要的，是確立其是否具有如我們所預測的約日節律性。第二年，我們將探討鈉鈣交換子如何影響SCN 神經元的興奮性。第三年，我們將確立鈉漏通道與鈉鉀幫浦，如何共同調節鈉鈣交換子，去影響胞內鈣離子濃度與細胞興奮性。

系統編號:PC10007-1171
原計畫編號:NSC100-2320-B182-009-MY3