Newsletter No. 116

卓越研究 觸覺訊息如何傳遞？ 追查麥高爾氏細胞的功能 圖一 老鼠觸鬚的切面圖，顯示麥高爾氏細胞的位置。 來源： J. Comp. Neurol, 337, 366 (1993 ) 我們總是相信自 己的眼睛和耳朵，常 常 忽 略 了 觸 覺 。 然 而，人類和其他哺乳 類動物出生時都只是 依 靠 觸 覺 來 尋 找 母 乳，一些夜行動物和 失明人士更要靠觸覺 來辨認四周環境。事 實上，我們的觸覺極 爲靈敏——手指尖可 以感受到只有數毫克 的輕壓。 究竟皮膚是怎樣 把受到的壓力傳達至 中樞神經呢？原來表 皮之下有各種對壓力 敏感的受體，它們受 到刺激便會產生電脈 衝(神經細胞均以電脈 衝傳遞訊息），這些訊 息經過神經纖維傳到 我們的中樞神經。 表皮之下，還存 著一組又一組的麥高 爾氏細胞，與神經纖維組成一個系統，稱麥高爾氏細 胞受體。由於這類受體的結構和特性都類似神經系統 內傳遞化學訊息的「突觸」構造(指一個神經元的軸突 接觸並影響另一個神經元的樹突或胞體的部位），科 學家便推想麥高爾氏細胞可能擔當轉化及傳遞訊息的 任務。 要證明並不容易，因爲麥高爾氏細胞位於堅硬的 表皮和由膠原纖維組成的眞皮之間，難以直接觀察。 即使微電極(插入神經細胞或肌肉組織，用以檢測其 電脈衝的超小型電極)也無法接近和量度它們的活 動。所以，麥高爾氏細胞的功能向來廣受爭議。 聲音傳遞的啓示 麥高爾氏細胞的結構其實類似人體內耳的毛聽細 胞；毛聽細胞專責把聲音頻率轉化成電脈衝生物訊 息，運作時會打開一條通道，讓鈣離子進入細胞內， 擔當信差。本校生理學系鮑曼敎授(已離職)及容永豪 敎授遂構思硏究麥高爾氏細胞的躬離子含量，以驗證 其功能。 他們與硏究生陳絢素及 Solomon Senok 組成硏究 小組，於九二年開展「哺乳類感覺受體麥高爾氏細胞 的分子機制」硏究計劃，並獲硏究資助局撥款七十二 萬七千元支持。該硏究於九五年完成，初步肯定了麥 高爾氏細胞的功能，更於去年底獲硏究資助局評爲 「卓越」的硏究項目。 突破技術限制 成功分離細胞試驗 容敎授說：「硏究的 最大困難，是先要從哺乳 類動物分離活生生而功能 正常的麥高爾氏細胞受體 作實驗，過去未曾有人做 到。」硏究小組從依靠觸 覺的老鼠著手，牠們的觸 鬚也有很多麥高爾氏細胞 受體，而且相對來說較易 分離。陳絢素在缺乏文獻 和硏究資料的情況下，反 復嘗試，藉切割顯微鏡的 幫助，最終成功把完整且 活生的麥高爾氏細胞受體 和鄰近的組織分隔；被分 隔的麥高爾氏細胞給一層 亮薄的膜包圍(圖一），連 附神經纖維，可供進行實 驗。容敎授相信此項技術 突破是硏究計劃獲評爲 「卓越」的主要原因之一。 鈣離子含量增加顏示具傳遞功能 硏究小組再採用螢光測定法來檢測鈣離子的含 量。他們先將一種與鈣離子結合後即產生光譜變化的 化學品注入分離出來的麥高爾氏細胞，然後輕按細 胞，再比對細胞在受刺激前後的光譜變化，從而得知 鈣離子含量的差別。 另一方面， Solomon Senok 負責量度整組受體的 電脈衝，以確定受體是否在接受訊息。硏究小組又把 硏究樣本送到德國漢堡大學，由專家以電子顯微技 術，檢測麥高爾氏細胞受體的結構是否完整。 初步硏究的結果顯示經壓力刺激後，麥高爾氏細 胞的鈣離子含量增加，受體亦有反應(圖二）。換句話 說，這些細胞確是擔負著傳遞訊息的任務。 硏究尙待改進 雖然硏究計劃是走對了路，取得突破，但硏究人 員每次實驗所得之鈣離子含量參差。容敎授解釋，這 是因爲細胞太小，實難每次施以相同力度的刺激，而 且鈣的分布是集中於細胞內某處，難以精確把握。爲 使硏究更準確，兩位敎授再以化學劑腺嘌吟核苷三磷 酸 (ATP) 及高濃度的氯化鉀 (KC1) 替代機械刺激，以 確保麥高爾氏細胞每次均受到相同刺激。實驗顯示細 胞反應與接受壓力刺激時一致(圖二）。 由於神經細胞都是以細胞膜的電壓變化來傳遞訊 息’如果能夠量度麥高爾氏細胞的細胞膜電流，便可 更有力地證明它們的功能。鮑曼敎授及容敎授於九五 年再取得硏究資助局五十三萬一千元的撥款，開展更 深入的「麥高爾氏細胞受體的機械電轉導電流」硏究計 劃。 (資料整理：陳偉珠 蔡世彬） 圖二 受機械刺激(上)及氯化鉀刺激(下)後，麥高爾氏 細胞内鈣含量的變化。 容永豪教授乃本校生物系八五年度畢業生，獲甲等榮譽學位，八七年修畢哲 學碩士學位後，獲英聯邦獎學金，赴牛津大學攻讀博士課程；其後再獲裘槎基金會 獎學金，續留該校從事博士後硏究。九一年返回中大生理學系任講師。容敎授的硏 究興趣主要在於麥高爾氏細胞受體的功能以及中樞神經系統的突觸生理學。 鮑曼教授早年於德國漢堡大學攻讀醫科，一九七一年獲頒醫學博士學位，翌年 返回母校任生理學系講師。鮑曼敎授由一九八一年二月起出任本校生理學系高級講 師，九一年晉升敎授，九六年離任。 容永豪教授 (編者按：是項研究之英文報導將於下月或九八年一月刊登，敬請留意。) 3 第一壹六期一九九七年十一月十九日 中大通訊