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時光流變中的偉大渺小:探尋初級纖毛於神經發育的功能

科技大觀園_96
・2022/03/30 ・3493字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

我們對於纖毛的印象,或許是在氣管、輸卵管表面,擺動的纖毛推動痰液或卵子前進,又或者是在更原始的生物如草履蟲表面,纖毛幫助生物游動。在演化早期,這一類的纖毛對於生物體生存具有重大的意義,細胞仰賴這些纖毛或特化的鞭毛運動,往特定的方向移動。

氣管表面的纖毛,由電子顯微鏡拍攝。圖/Wikimedia

初級纖毛——不會動的纖毛有什麼用?

從單細胞生物演變到多細胞生物的漫長歷程中,纖毛協助運動的功用似乎不再如過往重要,但細胞仍然保留著這個胞器。這種不會運動的纖毛,就是初級纖毛(primary cilia)。許多神經細胞也具有初級纖毛,然而科學界對於這些纖毛的功能或作用仍不清楚。陽明大學腦科學研究所教授蔡金吾致力研究神經系統中的纖毛,試圖解析纖毛與腦部發育疾病以及腫瘤的關係。

科學家曾認為初級纖毛僅是演化過程中,運動纖毛退化而成的痕跡構造,後來卻發現它們的功能發生變化:它們雖不再具有運動的功能,但伸出細胞外的纖毛,成了一個像是天線般的構造,可以感應與接收外來訊息,有助細胞的訊息傳導。

初級纖毛不僅在生理與發育過程中扮演著重要角色,在許多細胞中,當初級纖毛發生缺陷時,也會造成細胞功能的缺失甚至疾病,統稱為纖毛類疾病(ciliopathies)。科學家發現患有纖毛類疾病者,常有智力發展或小腦萎縮等問題,推測初級纖毛的缺陷,影響神經系統的生理功能。

纖毛在神經系統中的功能究竟是什麼呢?蔡金吾在研究神經發育的過程中,發現纖毛也出現在許多神經幹細胞中,包含大腦的放射狀膠質細胞(radial glia cells, RGCs)與小腦的顆粒前驅細胞(granule neuron progenitors)。許多分化完成的神經細胞也具有纖毛,少數的一個例外,則是小腦中成熟的顆粒細胞(granule neurons)不具有初級纖毛。這項發現也促使蔡金吾的研究團隊更加好奇,初級纖毛在不同細胞、不同時期,分別具有什麼功能。

研究緣起:原來中心體和纖毛息息相關

不過蔡金吾並不是原先就想研究纖毛,起初的研究興趣是探討中心體對於神經細胞遷移(neuronal migration)作用的影響。中心體是動物細胞中的微管組織中心,在細胞分裂時協助將染色體分配到子細胞。

蔡金吾在哥倫比亞大學就讀博士班期間,研究大腦發育疾病——平腦症(lissencephaly)的致病機轉。大腦發育過程中,神經幹細胞分裂並分化成神經細胞的過程位於腦部深層,而神經細胞須遷移至腦部表層,進一步形成大腦皮質。在由 LIS1 基因突變造成的平腦症中,神經細胞的遷移會受阻。蔡金吾透過實驗觀察與文獻探討,認為神經細胞在遷移過程中,中心體就像婚禮禮俗中「帶路雞」的角色,會率先在細胞中往上跑,帶領細胞核往上移動;但 LIS1 基因若突變,中心體便無法往上跑,整個神經細胞無法往上遷移,造成發育上的缺陷。

大腦發育過程:神經幹細胞經過不對稱細胞分裂(asymmetric cell division)後,形成神經細胞,持續朝上遷徙。圖/沈佩泠繪

然而,中心體和纖毛有什麼關係?其實,纖毛是由中心體長出來的!

蔡金吾發現, 神經幹細胞在分裂之前,竟然會先往上、再往下遷移,而這個過程中,中心體並沒有扮演帶路的角色,反而始終位於細胞中的下方。原來是因為,位於神經幹細胞下方的中心體會朝下長出初級纖毛,等到分裂時纖毛則消失不見。

纖毛與中心體示意圖。圖/沈佩泠繪

過度活化的天線,導致腫瘤形成

纖毛的生長在神經發育中扮演著重要的角色,然而當它失去調控時,又會出現什麼情形呢?近年蔡金吾與法國居禮研究所的 Dr. Olivier Ayrault 合作,探討小腦髓母細胞瘤的發展過程,開啟了與纖毛的正面交鋒。小腦髓母細胞瘤是一種嚴重的小兒惡性腫瘤,過往科學家已知有一類型的小腦髓母細胞瘤會過度表現 Atoh1(小腦顆粒前驅細胞生長必須的一種轉錄因子),卻不知道為什麼。

蔡金吾研究團隊透過小腦電穿孔技術,將特定 DNA 送入小腦的神經幹細胞,以操控要表現的蛋白質。

研究團隊以雙光子顯微鏡觀測小腦發育的情形,發現若讓 Atoh1 轉錄因子過度表現,神經幹細胞就無法正常分化與遷移,而是保持神經幹細胞的狀態並持續分裂。此外,也發現初級纖毛受到 Atoh1 的調控,Atoh1 的過度表現,使得初級纖毛持續存在。初級纖毛具有像是天線一般接收外界訊息的功能,因此細胞持續接收特定訊息,促使細胞不斷分裂、增生,進而形成腫瘤。

小鼠出生後的神經發育過程中,小腦的神經幹細胞從小腦表層往下遷徙至小腦深層,與大腦由下往上遷徙至表層皮質相反。當 Atoh1 過度表現,神經幹細胞的初級纖毛會持續存在,促使細胞不斷分裂、形成腫瘤。圖/修改自參考資料 3

過往在癌症研究中,認為腫瘤形成往往與初級纖毛的缺失有關;然而在小腦髓母細胞瘤中,初級纖毛受到失調的訊息傳導而持續存在,卻反而成了促使腫瘤生長的關鍵。蔡金吾表示,原先並沒有特別思索纖毛與神經細胞功能的關聯,如今回顧,卻發現這些研究都與纖毛有著直接或間接的關係。目前蔡金吾與清華大學醫學科學系副教授林玉俊、陽明大學生化暨分子生物研究所副教授王琬菁合作,期望透過先進技術,更精準地進行實驗操縱,共同解開纖毛—中心體複合體在神經發育過程中的功能。

鼓勵學生多探索,會有意想不到的旅程

蔡金吾鼓勵學生們不要只是照著假說的脈絡走,更要多觀察、多探索。他回顧自己的經歷,有許多意想不到的驚喜發現,例如從事博士後研究時,觀察小鼠大腦的神經幹細胞遷移,眼角餘光的一瞥,意外發現一群新的細胞——外層放射狀膠質細胞(outer radial glia cells, oRGs),當時科學家認為只有靈長類才具有 oRG 細胞。這項發現令他們感到十分驚喜,也打破了過去既定的認知。

還有蔡金吾剛回臺灣時,聆聽一場癌症生物學的演講,聽到講者利用跳躍基因在細胞中隨機誘發突變,以鑑測出癌症進程中重要的基因。看似與自己研究領域無關的主題,卻讓他後來有一天夢到:是不是也能把跳躍基因應用於大腦發育的基因研究?醒來後,他趕緊衝到電腦前,在論文資料庫搜尋相關關鍵字,驚喜地發現還沒有人做過類似的研究。於是他帶領實驗室學生,結合子宮內電穿孔(in utero electroporation)技術,把跳躍基因送到大腦的神經幹細胞中,再進行篩選,成功找出與大腦發育相關疾病的基因。蔡金吾形容這像是一種 eureka moment,一個靈光乍現的時刻。

蔡金吾鼓勵學生多觀察、多探索。圖/劉馨香攝

研究過程雖非一帆風順,但是這些不可預期的、意想不到的發現,卻讓蔡金吾感覺十分有趣,他強調,當實驗結果與預設的假說不符時(當然,前提是結果可重複可再現),不要感到害怕,而是要更進一步去探究。蔡金吾笑說:「這可能也是為什麼我十歲的時候,就想要做科學研究。」 

蔡金吾的跨領域人生

受到華裔太空人王贛駿教授的啟發,小時候蔡金吾便對物理學產生濃厚的興趣。由於對大自然的好奇,上大學後雙主修物理與動物科學,在臺大物理系教授曹培熙的實驗室進行專題研究期間,架設光鑷子(optical tweezers),應用於細胞力學的研究,後來經過臺大生命科學系教授嚴震東推介,進入陽明大學微生物免疫學研究所教授林奇宏的實驗室進行相關研究,後來又到哥倫比亞大學進行神經生物學研究,蔡金吾一路上累積的跨領域研究經驗,其實都不是原先預想到的。他指出,人生並非一路筆直的坦途,但是「當機會來臨的時候,我會去抓住它。」

未來蔡金吾除了延續過往大腦與小腦發育疾病的研究之外,近年來也投入神經退化性疾病的研究,希望能夠找到適合的藥物標靶,減緩患者症狀。蔡金吾說,從事科學研究其實受惠於社會非常多,除了探究疾病的機制以外,也期望能夠找到方法,協助治療疾病,改善患者的生活。

參考資料

1. Tsai, J., Chen, Y., Kriegstein, A. R., & Vallee, R. B. (2005). LIS1 RNA interference blocks neural stem cell division, morphogenesis, and motility at multiple stages. Journal of Cell Biology, 170(6), 935-945. 

2. Hsiao, C., Chang, C., Ibrahim, R. B., Lin, I., Wang, C., Wang, W., & Tsai, J. (2018). Gli2 modulates cell cycle re-entry through autophagy-mediated regulation of the length of primary cilia. Journal of Cell Science, 131(24), jcs221218.

3. Chang, C., Zanini, M., Shirvani, H., Cheng, J., Yu, H., Feng, C., Mercier, A. L., Hung, S., Forget, A., Wang, C., Cigna, S. M., Lu, I., Chen, W., Leboucher, S., Wang, W., Ruat, M., Spassky, N., Tsai, J., & Ayrault, O. (2019). Atoh1 controls primary cilia formation to allow for SHH-triggered granule Neuron progenitor proliferation. Developmental Cell, 48(2), 184-199.e5.

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寵物過敏原有很多種,避免飲食過敏困擾,可選擇單一/特殊肉種寵物飼料
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/06/06 ・2173字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

本文由 新萃 Nutri Source 委託,泛科學企劃執行。

你有發現家裡的狗狗經常舔自己四肢,或是身上出現不明紅疹?當心這可能是過敏反應。寵物和人類一樣,也會有過敏反應,過敏可依照「來源」分為三種:吸入性過敏、接觸性過敏和食物性過敏。

寵物的過敏源有哪些?

不管是哪一種過敏反應,在人的身上都比較容易發現和排除。但狗狗的過敏卻很難處理,如果是接觸性或吸入性過敏,即使你把家裡打掃得很乾淨,還是無法排除帶狗出去散步時可能接觸到的環境過敏原。因此,對飼主來說,最容易控制的是食物性過敏。

食物性過敏是怎麼發生的呢?其實,「食物過敏」這個詞並不太準確。正確的臨床醫學用詞是「食物不良反應」(Adverse Food Reaction, 簡稱AFR)(Jackson, H. , 2009),指的是吃下食物後身體產生各種不良反應。並進一步分為食物過敏(Food Allergy)和食物不耐受(Food Intolerances)兩種。

如果你看過動漫作品《工作細胞》,你就會知道過敏其實只是免疫系統對特定成分產生的過度反應,因此全名為「過分敏感」;而食物不耐受則並非免疫性反應,而是消化系統無法代謝或對該生物體有毒,例如狗不能吃洋蔥或巧克力,否則會致死等等。

由於寵物沒有選擇權,只能吃飼主提供的食物,如果飼料中恰好有會造成牠 AFR 的成分,就可能產生各種症狀。除了腸胃發炎和拉肚子外,最明顯的外在症狀就是皮膚問題,包括搔癢、脫毛和紅疹等。後者容易被誤判為皮膚性疾病,讓許多飼主狂跑獸醫院的同時,獸醫也難以對症下藥。

雖然曾有研究透過讓醫師用血液或唾液是否檢測出 IgE 抗體來判斷狗是否過敏(Ermel, R et al.,1997),但最新的研究卻發現,無論使用無論血清的 IgE 抗原或是唾液裡的 IgM 或 IgA 抗原都無法有效檢測出狗狗的過敏來源(Udraite Vovk Let al., 2019 & Lam ATH et al., 2019),甚至會造成偽陽性誤判。因此,目前學界公認唯一能識別食物過敏原的方法就是「食物排除法」(Food Elimination Method)。

以食物排除法,找出毛孩的食物過敏原!

食物排除法的原理相當簡單粗暴,類似我們過去在學校做的實驗一樣,抓出「控制組與對照組」。首先,將狗狗的食物換成牠沒吃過、單一來源且易消化的高蛋白質或水解蛋白質;同時嚴格限制牠對其他食物接觸,包括其他人餵食或路上亂吃等可能性都要注意,此為「對照組」,如此持續 8~12 週,觀察皮膚是否有改善。如果確實有改善,那就證明了確實是 AFR 而非皮膚病。

下一步我們可以進行「食物挑戰」,在每餐食物中逐一嘗試可能的過敏原(例如常見的牛肉、雞蛋等),有如「控制組」,等到症狀又出現,就可以確認哪種食物成分是過敏原,未來就可以在飼料中排除,讓狗狗健康快樂地成長。

這個方法需要飼主的大力配合和耐心紀錄,不僅要在漫長的試驗期,更需要在控制期一一排除所有不可能之後,才能找到答案。而其中最困難的部分,也是實驗的基礎可能是第一步:「提供狗狗牠從未吃過,且肉品單一的蛋白質」,這點對多數飼主來說幾乎是不可能的任務,因為大部分的寵物飼料成分都很複雜。不要說狗狗了,搞不好你連自己沒吃過什麼恐怕都不知道。

飼料成分多而雜,可選單一肉種飼料降低過敏。

那該怎麼進行食物排除法呢?別擔心,沒有找不到的肉品,只有勇敢的狗狗。市面上已經有了針對過敏狗狗的低敏飼料,新萃推出了一系列低敏肉,包含單一肉種的袋鼠肉、鹿肉以及野豬等相比牛豬羊等較不容易取得的肉類,是進行食物排除法第一步測試的首選。

此外,新萃牌無論哪種飼料都有美國專利 Good 4 Life® 奧特奇專利保健元素,能促進飼料中的營養都被狗狗完整吸收。不僅過敏的狗狗能吃,有消化不良症的狗狗也適用。

新萃商品選擇的是單一/特殊肉種的成分,低敏感肉品讓寵物吃了更安心。

參考資料

  1. Thus for the purpose of this discussion, although the term food allergy is used throughout, it should be recognized that this term is a presumptive clinical diagnosis and adverse food reaction is a more accurate term for these canine cases. – Consensus
  2. Jackson, H. (2009). Food allergy in dogs – clinical signs and diagnosis.. Companion Animal Practice.
  3. Assessment of the clinical accuracy of serum and saliva assays for identification of adverse food reaction in dogs without clinical signs of disease – PubMed (nih.gov)
  4. Lam ATH, Johnson LN, Heinze CR. Assessment of the clinical accuracy of serum and saliva assays for identification of adverse food reaction in dogs without clinical signs of disease. J Am Vet Med Assoc. 2019 Oct 1;255(7):812-816. doi: 10.2460/javma.255.7.812. PMID: 31517577.
  5. Direct mucosal challenge with food extracts confirmed the clinical and immunologic evidence of food allergy in these immunized dogs and suggests the usefulness of the atopic dog as a model for food allergy. – Consensus
  6. Ermel, R., Kock, M., Griffey, S., Reinhart, G., & Frick, O. (1997). The atopic dog: a model for food allergy.. Laboratory animal science.
  7. https://www.moreson.com.tw/moreson/blog-detail/furkid-knowledge/pet-knowledge/dog-food-allergen-TOP10/
  8. 狗狗因為食物過敏而搔癢不舒服,為什麼做「過敏原檢測」沒什麼用?
  9. 【獸醫診間小教室】狗狗皮膚搔癢難改善?小心食物過敏! – 汪喵星球 (dogcatstar.com)
  10. 寵物知識+/毛孩對什麼食物過敏?獸醫:驗血完全不準!診斷法只有一個 | 動物星球 | 生活 | 聯合新聞網 (udn.com)
  11. Is there a gold-standard test for adverse food reactions? – Veterinary Practice News
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沒生產卻流出乳汁!是泌乳激素瘤的警訊
careonline_96
・2023/06/01 ・2000字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「醫師,我沒有生產,但是都會分泌乳汁。」30 歲的林小姐說。

「還有哪些狀況嗎?」醫師問。

「我的月經週期不規則,經期也比較短。」林小姐說。

在沒有生產的狀況下出現溢乳的狀況,便要抽血檢測泌乳激素,並評估是否有泌乳激素瘤的可能。彰化基督教醫院內分泌新陳代謝科林思涵醫師表示,檢驗報告顯示患者的泌乳激素高達 180 ng/ml,後續的腦部核磁共振檢查發現腦下垂體有腫瘤,因此診斷為泌乳激素瘤。接受藥物治療後,患者症狀有明顯改善,也持續追蹤治療。

泌乳激素瘤常見症狀有哪些?

泌乳激素瘤(prolactinoma)是腦下垂體長出以分泌過多泌乳激素的腫瘤,進而引發一系列症狀。林思涵醫師指出,泌乳激素瘤主要會影響乳房組織,導致乳房脹痛且有乳汁分泌,當在非懷孕期或哺乳期出現以上情況就是異常,因此在臨床上女性的泌乳激素瘤比較容易早期診斷。此外,泌乳激素瘤還會影響月經,使月經週期不規則、經期較短且經血量較少,也是不孕症的病因之一。

男性患者雖也可能會出現乳房脹痛、性慾下降、不孕等狀況,但男性患者較易疏忽而延遲就醫,常等到腫瘤體積較大已造成壓迫性症狀,例如頭痛、視力模糊、視野缺損、甚至雙顳側偏盲才就醫尋求協助。

由於腦下垂體位於視神經下方,當腫瘤體積較大時,可能對視神經造成壓迫。泌乳激素瘤長期未控制,也可能會造成骨質流失,導致骨質疏鬆的問題。

根據病理解剖的結果,成人的泌乳激素瘤盛行率大約是 5%,不過大多數是微小泌乳激素瘤,無明顯症狀。英國成人研究,經抽血檢驗泌乳激素過高的盛行率約 1.2%,在不孕症婦女中其盛行率較高約 5%。

「一般而言,泌乳激素瘤在女性較常見,特別是生育年齡的女性,因為這個年齡層的女性有機會透過經期異常或不孕表現,而早期發現。」林思涵醫師說,「在男性身上,泌乳激素瘤的症狀較不明顯,大多等到腫瘤變大造成壓迫,或是因為不孕症接受檢查時才發現腫瘤。」

懷疑泌乳激素瘤該做哪些檢查?

在懷疑泌乳激素瘤時,應透過血液檢查、影像學檢查和臨床醫師的評估來診斷。

泌乳激素瘤會分泌泌乳激素,所以需要替患者檢測血液中的泌乳激素濃度。林思涵醫師說,一般而言,血液中的泌乳激素值大於 100ng/ml 以上時,得進一步檢查腦下垂體中是否有泌乳激素瘤。如果腦部核磁共振檢查發現腦下垂體腫瘤,且泌乳激素過高,就會認為是泌乳激素瘤。

假使泌乳激素值在 20 到 100 ng/ml 之間,便需要透過臨床醫師的判斷與觀察。某些生理和藥物因素也會導致泌乳激素過高,包括甲狀腺功能低下、肝硬化、情緒、壓力等,因此需要仔細審視病人的症狀與藥物史。林思涵醫師說,「如果懷疑和藥物、中草藥相關,我們會建議患者與原醫師討論是否能停藥或換藥。」

泌乳激素瘤該如何治療?

與其他腦下垂體腫瘤不同的是,泌乳激素瘤的首選治療方式是藥物治療。林思涵醫師說,泌乳激素瘤對藥物治療的反應很好,優先採取藥物治療。但是,當藥物治療效果不佳、服藥順從性較差、不願意長期服藥、腫瘤較大、或出現危急狀況(例如腫瘤出血的腦垂體中風、視野缺損)時,便要考慮轉介給神經外科醫師評估手術切除腦下垂體腫瘤。

如今,腦垂體切除手術大部分是經由鼻子進行「經蝶竇內視鏡手術」,因為腦下垂體位於鼻腔蝶竇上方,神經外科醫師可使用內視鏡,從鼻子進入,切除腦下垂體腫瘤。相較於開顱手術,經蝶竇內視鏡手術的破壞性較小、恢復期較短、且併發症較少。

貼心小提醒

泌乳激素瘤是發生於腦下垂體的腫瘤,因為會分泌過多的泌乳激素,可能造成月經失調、溢乳、不孕等症狀。隨著腫瘤變大,也可能出現頭痛、視力模糊、視野缺損等壓迫性症狀。若有相關問題,要盡快至內分泌科就診,以找出病因,及早治療!

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猴痘病毒會入侵到神經系統,造成腦霧和嗅覺異常嗎?淺談猴痘症狀及研究現況
YTC_96
・2023/05/24 ・3388字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!
猴痘如何影響大腦和神經系統?會出現嗅味覺喪失或是腦霧的症狀嗎?圖/Pixabay

猴痘(Monkeypox)疫情在 2022 年 7 月 23 日被世界衛生組織(WHO)宣布為「構成國際關注的突發公共衛生事件(Public health emergency of international concern)」,至今(2023 年 5 月)確診的病例數約 8 萬人[1]

歐美地區在去年 8 月底猴痘疫情就開始降溫,但亞洲地區包含臺灣反而開始升溫[2](圖一)。雖然亞洲地區感染的總人數仍遠遠低於歐美,但許多人重新警覺到猴痘大流行的可能性,以及感染後可能帶來的長遠影響。

2022 年 5 月至 2023 年 5 月,亞洲地區以及歐美地區猴痘感染人數變化趨勢圖。歐美地區在 2022 年 8 月底就開始趨緩,但亞洲地區從 2023 年初開始明顯增加。圖/Our World in Data

據統計結果,感染猴痘的早期症狀包括發燒、頭痛、肌肉疼痛、淋巴結腫大、發冷和疲倦,接著身上會出現皮膚病灶(如皮疹、斑疹、斑丘疹、水泡、膿疱等)[3]。猴痘作為天花的近親,隨著疫情數的增加,也讓人不免擔心猴痘的症狀嚴重性是否被低估。

猴痘病毒會有什麼樣神經系統的症狀?又是否會像新冠病毒一樣,產生腦霧和嗅覺異常的症狀?

猴痘病毒入侵到神經系統的臨床證據?與猴痘病毒有關的腦脊髓炎病例

過去的紀錄中,因猴痘引發神經系統症狀的病例相當罕見,但隨著這波猴痘病例數的爆發,學者們也擔憂因病毒感染而產生神經系統症狀的人數會開始出現且增加[4]

2022 年的夏天,科羅拉多大學醫學院神經病學和傳染病副教授,丹尼爾帕斯圖拉(Daniel Pastula)和研究同仁發現兩例與猴痘相關的腦脊髓炎(encephalomyelitis)病人[5][6]。這兩位年輕且健康的病人分別來自科羅拉多州以及華盛頓特區,其中一位在出現典型全身性猴痘症狀五天後,另一位則是在九天後,分別觀察到腦和脊髓的炎症。

雖然當時醫療團隊並不清楚腦與脊髓的炎症原因是直接病毒神經侵襲,還是副感染性自身免疫(parainfectious autoimmune)反應導致免疫系統攻擊腦與脊髓,但透過適當的抗病毒藥物、靜脈注射免疫調節藥物免疫球蛋白,以及血漿置換後,病人整體狀況有好轉,也開始能開始走動。

2022 年 8 月的時候,西班牙衛生部也通報兩名成年男子在感染猴痘病毒後出現致命的腦脊髓炎[7]。病人的腦脊髓液(cerebrospinal fluid,CSF)皆分別透過 PCR 以及酵素結合免疫吸附分析法,Enzyme—linked immunosorbent assay(ELISA)檢測出猴痘病毒核酸以及抗痘病毒免疫球蛋白。由於是直接在腦脊髓液檢測到病毒和免疫反應,這也是猴痘病毒入侵神經系統的有效證據。

從老鼠、松鼠、以及狗的動物實驗研究表明,猴痘病毒不論是透過皮內、腹腔、又或是鼻腔吸入感染的接種方式,都有可能感染大腦[8-13]。由於並非所有被感染的實驗動物的大腦組織都觀察到猴痘病毒,這也說明猴痘病毒入侵到神經系統並非典型症狀。目前認為病毒是直接感染神經組織,或是透過循環系統,並藉由穿過血腦屏障來入侵中樞神經系統[14](圖二)。

但究竟病毒是在什麼條件下才會感染神經系統?背後機制為何?還有什麼常見的神經併發症?這些相關問題仍需要未來進一步的追蹤研究。

(圖二)正痘類病毒(例如猴痘 MPXV)感染神經系統的路徑圖。病毒可能直接感染中樞神經節的感覺神經細胞,又或是經由循環系統穿過血腦屏障來感染神經細胞。圖/ScienceDirect

猴痘病毒造成的精神及神經併發症

猴痘感染的典型症狀之一,頭痛,可以說是最常見的神經症狀,一份尚未經過同儕審查的文章指出,大約一半的患者都出現頭痛的症狀[15]

透過系統性的文獻研究,三個與神經疾病相關的臨床特徵:癲癇(seizure)、意識模糊(confusion)以及腦炎(encephalitis)都符合分析的條件,但出現比例都小於 3%。癲癇症狀出現比例為 2.7%,意識模糊症狀為 2.4%,腦炎症狀則是 2.0%。

至於一般的神經併發症如頭痛、肌肉痠痛、以及暈眩,又或是焦慮、憂鬱症等其他神經精神症狀的盛行率則尚不清楚[16]。比起新冠病人有 31%~69% 會出現神經精神症狀如睡眠障礙、憂鬱症、焦慮症以及認知功能降低[17]。猴痘引發的精神及神經併發症比例相當的低,且目前沒有足夠的數據來給出定論。

由於猴痘感染會在皮膚上出疹甚至留下疤痕,加上民眾對於該疾病不瞭解所產生的污名化影響,患者心理健康都有可能因此受到影響甚至產生心理疾病。

根據一篇刊登在新英格蘭醫學期刊(The New England Journal of Medicine)的研究,在分析 16 個不同國家約 500 名患者後,發現有將近一成的猴痘患者都出現心情低落的情況[18]。但我們無法確認患者情緒的改變是因為神經系統被猴痘病毒感染,又或是外在的間接因素造成。

尚未有報告指出猴痘病毒造成嗅味覺喪失或是腦霧

動物實驗上已發現猴痘病毒能透過鼻腔吸入感染宿主,並進一步入侵到大腦[8,10,11,12,13],也有臨床觀察發現,病人出現口腔以及舌頭潰瘍[19]。但現階段還並未有研究報告指出猴痘病毒會造成嗅味覺喪失[20],又或是造成長期認知功能受損以及腦霧的後遺症。

猴痘與天花有著相似的神經併發症

天花作為猴痘的近親,讓許多人擔心猴痘爆發是不是代表著天花(small pox)捲土重來。好消息是雖然猴痘症狀與天花相似,但病情卻較輕微,並且我們已經有許多治療天花抗病毒藥物以及天花疫苗來對抗猴痘。

猴痘與天花有著相似的神經症狀,譬如頭痛和腦炎。但天花和痘苗(vaccinia,又譯牛痘)疫苗有著較為嚴重的神經併發症,譬如急性瀰漫性腦脊髓炎(acute disseminated encephalomyelitis, ADEM)、貫穿性脊髓炎(transverse myelitis)、急性無力脊髓炎(acute flaccid myelitis)以及格林—–巴利症候群(Guillain-Barré syndrome,GBS,又稱脫髓鞘多發性神經炎)[21]

猴痘症狀雖然較少有嚴重的炎症,但卻觀察到有情緒疾病以及神經病變痛的狀況,後續仍需要更多的數據來驗證這些症狀出現的比例。

天花、痘苗疫苗以及猴痘的神經併發症比較圖。圖/JAMA Network

結論:謹慎看待猴痘對神經系統的影響但不需恐慌

人類目前感染猴痘病毒後,引起的症狀主要類似流感的和皮膚問題,嚴重的神經精神症狀並不常見,民眾不用過度恐慌擔心。但有鑑於世界各地病例的增加,神經學專家應該準備好識別、診斷和治療潛在的神經侵入性疾病或其他神經症狀。

從公共衛生角度,醫療單位必須向當地衛生部門通報疑似猴痘引發的神經併發症,以建構臨床數據的完整性,協助後續治療的選擇和可能造成的影響。

參考資料

  1. https://www.cdc.gov/poxvirus/mpox/response/2022/world-map.html
  2. https://ourworldindata.org/monkeypox
  3. https://www.cdc.gov/poxvirus/mpox/symptoms/index.html
  4. An Overview of Monkeypox Virus and Its Neuroinvasive Potential – Pastula – 2022 – Annals of Neurology – Wiley Online Library
  5. Two Cases of Monkeypox-Associated Encephalomyelitis — Colorado and the District of Columbia, July–August 2022 | MMWR (cdc.gov)
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YTC_96
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從大學部到博士班,在神經科學界打滾超過十年,研究過果蠅、小鼠以及大鼠。在美國取得神經科學博士後決定先沉澱思考未來的下一步。現在於加勒比海擔任志工進行精神健康知識以及大腦科學教育推廣。有任何問題,歡迎來信討論 ytc329@gmail.com。