臺大學術卓越系列報導─醫學院團隊揭開飲食限制增強記憶力的分子機制

飯吃七分飽，健康活到老，這是大家耳熟能詳的諺語。的確，在過去的動物及臨床研究結果證實，60-80%的飲食限制 (dietary restriction) 是目前最有效抗衰老的方式，飲食限制不但可延長壽命且能大大的降低代謝症候群、癌症以及神經退化性疾病的發生率。雖然飲食限制促進健康的效果驚人，大部分人面對美食卻難以長時間的進行下去。因此，若能暸解飲食限制對身體的作用機轉將有助於達到抗衰老的目標也同時能滿足口慾的需求。

醫學院腦與心智科學研究所王培育副教授的研究團隊，在過去幾年中嘗試揭開飲食限制如何調控大腦認知功能，而在最近發表於國際期刊 (PLOS Biology, 2019 Mar. 18) 的研究中發現，長期的飲食限制可有效地增強成年小鼠與高齡小鼠的記憶功能。為了解開其中的分子機轉，研究團隊首先驗證食物中”蛋白質”及其中單一氨基酸”色氨酸”的降低攝取在過程中扮演最為關鍵的角色。色氨酸其實就是合成大腦內血清素的重要成分，而為了證實適度的降低大腦血清素的訊息傳遞可增強記憶表現，研究團隊以藥理方式操弄大腦血清素濃度同時發現下游的第六型血清素受體也參與其中。

研究團隊進一步取得第六型血清素受體的基因剔除小鼠，他們發現這些突變小鼠的飲食量、飲水量及體重皆與一般正常小鼠沒有差別，然而在這些突變小鼠大腦裡掌管記憶功能的海馬迴腦區中，神經細胞的結構就像受到飲食限制一般，有著較少的神經樹突複雜度及長度但神經突觸的密度卻是顯著的增加，推測神經細胞是在有限的養分下降低了樹突生長的複雜度與長度，然而增加突觸的形成卻可與其他神經細胞緊密聯結進而增強記憶表現。研究團隊也以電生理的方式反覆應證這些理論，的確，第六型血清素受體的基因剔除小鼠就像飲食限制一樣有著較強的神經長期增益效應。

研究團隊接著嘗試找出第六型血清素受體如何影響神經結構及增強記憶的行為表現，他們發現有別於傳統血清素受體是透過G-protein-PKA-CREB 路徑影響神經生理，第六型血清素受體可與mTORC1 complex 交互作用因而感受神經細胞的營養狀態，而較低的營養狀態造成分子、細胞結構與記憶功能的改變。

本篇論文主要是由臺大醫學院腦與心智科學研究所幾位碩士生努力接續完成，包括鄧翎翎、林為聖、鄭雅云、薛岱恩、黃乃軒及葉晉維等，其他作者包括臺灣大學邱麗珠教授、吳明賢教授、范守仁副教授、盧冠伶博士及黃怡晴博士、陽明大學蔡亭芬教授、政治大學廖瑞銘教授、暨南大學傅在峰副教授以及美國印第安納大學顏瑞宏助理教授。我們也特別感謝臺灣大學、臺大醫院、國家衛生研究院以及科技部對此研究的支持。參考網站：Serotonin receptor HTR6-mediated mTORC1 signaling regulates dietary restriction-induced memory enhancement (https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2007097).