鈉氫交換子在大鼠視叉上核中樞時鐘扮演的功能角色

視叉上核（suprachiasmatic nucleus; SCN）是哺乳動物的主控生物時鐘，負責協調周邊震盪器來調控哺乳動物的約日節律。這些時鐘神經元的電位發射頻率有著明顯的約日節律。SCN 神經元也有代謝節律，其葡萄糖吸收、cytochrome oxidase 活性，以及鈉鉀幫浦活性都是白天比較高。SCN 神經元代謝活性高，因而容易受到代謝障礎的影響。我們最近發現，低血糖會打開KATP 通道，因而選擇性抑制表現有KATP 通道的SCN 神經元。能量代謝時 ATP 的水解會製造氫離子，因此可能造成胞外環境的酸化，並影響細胞的興奮性。組織代謝排出的氫離子有可能會造成酸梯度，起碼有好種神經組織都發現到這種現象，但SCN 是否會有這種酸梯度則還不知道。這方面的知識是重要的，因為SCN 神經元對些微胞外酸化相當敏感，而且含有對酸特別敏感的酸敏性 (ASIC) 通道次單元ASIC1 與ASIC3。此外，SCN 也表現有對酸敏感的雙孔鉀通道TASK1 與TASK3。其他影響神經傳遞功能，並在SCN 約日節律調控上扮演重要角色的通道，像NMDA 受體、GABAA 受體，以及電壓依賴性鈣通道等，也都對胞外酸化相當敏感。因此，SCN 細胞外的酸化有可能會影響到這些對酸敏感的離子通道/輸送子，進而影響SCN 的神經活性與神經傳遞。由於 SCN 核區神經元密度高，且其代謝活性比SCN 週邊神經組織高，因此我們懷疑腦切片裡的SCN 可能會因為排出氫離子而形成酸梯度。因此，我們將離子選擇性玻璃電極插入腦切片裡的SCN中央來測量組織間的酸鹼度。我們尚未發表的結果指出，比起灌流生理溶液的7.4 酸鹼值，SCN 核區的酸鹼值約為7.1，也就是酸了將近0.3 個單位。這樣的酸梯度意謂著SCN 的代謝活性，會持續製造並將氫離子排出而造成酸梯度。我們因而提出一項假說，SCN 能量代謝製造的酸，可能透過鈉氫交換子（NHE）的排出而形成腦切片裡SCN 組織間的酸化。本三年計劃的目的就是要來探討NHE 在大鼠SCN 中樞時鐘扮演的功能角色。第一年，我們將探討各種NHE 是否參與排酸而造成腦切片裡SCN 組織的酸化。第二年，我們將探討NHE1 如何調節胞內酸鹼度、鈣離子濃度，以及細胞活性。第三年，我們將探討NHE1(與NHE5)是否可能參與SCN 約日活性的調控。

系統編號:PC10607-0367
原計畫編號:MOST106-2320-B182-014