Ketamine, 俗稱 K 他命，在醫療中被用作麻醉藥，之前看麻醉風暴還是哪部台劇，醫院裡好像稱之為克他明。之前在 UBC 拿老鼠課程的時候(實驗要用到老鼠的話一定要上這堂課才可以進老鼠房)，也是用 ketamine 麻醉老鼠，被麻醉的老鼠會出現漏尿的現象。除了用於麻醉外，ketamine 也有研究被用來治療重度憂鬱症(major depression disorder, MDD)，因為效果比目前用來治療憂鬱症的 SSRI 作用還要快，也比較持久。SSRI 通常要一、兩週後才有效果，但想自殺的人可能就在一念之間，ketamine 則是幾個小時內就可以有效果。現代越來越多人有憂鬱症，尤其是在已開發國家，但是自 1987 年 Eli Lilly 的抗憂鬱藥物 Prozac (Fluoxetine, 百憂解)後，在抗憂鬱症藥物的研發上並沒有重大發展。J&J 的鼻噴劑藥物 SPRAVATO® (esketamine) 在 2020 年時候得到美國 FDA 核准用於治療重度憂鬱症和有自殺念頭的患者，是第一個 ketamine 抗憂鬱症藥物。
註：Prozac 為 SSRI (selective serotonin reuptake inhibitor)藥物
相關文章：K他命在治療憂鬱症上的突破
之前我待的 UBC 實驗室也有研究這一塊，測試 ketamine 是否可以治療老鼠的憂鬱症，測試方式則是用 forced swim test (FST)，也就是把老鼠放在水中，測試他們的求生意志，在水中的時間愈久，求生意志會越來越弱，出現不動(immobility)的情況，施打了 ketamine 的老鼠求生意志會比較強，不動的時間會相對的短。不過雖然 ketamine 的效果很好，但最大的問題就是會成癮，2016 年時有篇刊在 Nature 研究顯示 ketamine 的一個代謝物 HNKet 的抗憂鬱效果不減，但沒成癮的副作用。同時也有不少研究是關於 ketamine 的作用機制，了解機制有助於研發出安全的藥物。
相關文章：Ketamine 抗憂鬱的可能機制
今年七月 Neuron 上有篇關於 ketamine 機制的研究，他們幫老鼠打了一劑 ketamine 的兩天後，透過 single-cell 的技術分析了老鼠腦部海馬迴裡的基因表現，看看哪些細胞的哪些基因表現被影響，結果發現腹側海馬迴(ventral hippocampus)的麩胺酸神經元(glutamatergic neurons)裡的基因表現變化最多，尤其是 Kcnq2 的表現顯著增加，Kcnq2 表現的蛋白是 K+ ion channel (KCNQ)。他們也做了體外試驗，在給培養的老鼠海馬迴神經細胞 ketamine 或者 HNket 兩小時至兩天後，Kcnq2 的表現也顯著增加。
為了確認 ketamine 對 Kcnq2 的影響，他們 knockdown 老鼠海馬迴裡 Kcnq2 50% 的表現，然後做 FST 測試。正常的老鼠在游泳測試裡，活動力會隨著時間下降，開始出現不動的情況，施打了 ketamine 的老鼠不動的時間則相較較短，但是在 Kcnq2 K/D 的老鼠身上，ketamine 並沒有增加牠們的求生意志。另外，當他們給老鼠壓力，讓他們出現憂鬱的症狀後，分析海馬迴神經細胞裡 Kcnq2 的表現，發現其表現量降低。但是，當他們給有憂鬱症狀的老鼠 ketamine 後，他們在游泳測試中的求生意志又上升了，而且 Kcnq2 的表現也上升回到 baseline。
他們也測試了癲癇藥物 retigabine 和 ketamine 合用的效用，因為 retigabine 可以活化腦部的 K+ channel，結果發現一劑的 retigabine 就可以放大和延長 ketamine 在老鼠身上的抗憂鬱效果，一劑的 ketamine 可以在老鼠身上維持五天，但和 retigabine 合併使用可以維持七天，而且當把 ketamine 降了一半的話，和 retigabine 合併使用也同樣可以維持五天，因此兩者合用的話，降低 ketamine 劑量也許可以也降低其副作用。由於兩個藥物皆已得到 FDA 核准，因此可以在人類身上實驗其合併的效果。
Article:
Changing the Channel: Study Sheds New Light on a Promising Antidepressant
原論文：JP Lopez et al, Ketamine exerts its sustained antidepressant effects via cell-type-specific regulation of Kcnq2 (Neuron, 2022)
Conference:
2022年9月23日 星期五
2022年9月3日 星期六
你所不知道的老鼠尿小秘密
McGill 大學發現母鼠會產生保護小孩的氣味分子，每當靠近懷孕或哺乳中的母鼠，公鼠體內的壓力荷爾蒙(stress hormones)就會增加，對痛的敏感度也會降低，因為這個氣味分子是告知闖入地盤的公鼠，如果再靠近就對他們不客氣，使公鼠進入戒備的狀態。
這個發現的重要性在哪呢？這個可能可以改善實驗的重製性(reproductivity)和可信度(reliability)，怎麼說呢？做實驗的大家，一定常常發生第一次做成功，想再試一次確認，卻無法重製結果，然後就是一連串的 troubleshooting（淚），想找出哪個步驟或材料造成不同的結果。如果是老鼠實驗的話，可能又有更多變因要找了，例如老鼠住的環境、老鼠的心情、老鼠的健康狀況，還有老鼠之間的感情問題（誤）。雖說老鼠之間的感情問題可能不會影響到生醫研究的實驗，因為用的都是公鼠，不過由於老鼠是靠嗅覺溝通的動物，也許你身上帶有母鼠的某種味道，影響了實驗老鼠而不自知。作者們之前有篇研究顯示，不管公鼠母鼠，都對男性的氣味有反應，包括人類男性的氣味都會帶來壓力，引發鎮痛反應 [1]。
作者說，老鼠間的溝通比我們想像的多，大多是通過氣味溝通，他們也透過氣味辨識是否同類。之前有不少研究是關於 chemosignaling 如何影響成年老鼠之間的吸引力，但大多數是男對女，女對女的，很少有女對男的，最近其中一篇是母鼠的眼淚讓公鼠放棄攻擊 — 母鼠眼淚裡的費洛蒙可以把公鼠的攻擊行為轉成交配行為 [2]。
作者們發現，當他們用公鼠在做一連串痛覺實驗的時候，如果附近有懷孕後期或正在哺乳的母鼠，公鼠的反應會很不正常，研究後才知道，懷孕或哺乳中的母鼠會抑制公鼠的痛覺。他們把公鼠和母鼠的籠子放在不同性階段的老鼠距離五到三十公分距離的地方，包括沒有性行為過的公鼠或母鼠、懷孕十天的母鼠（孕期前期）、孕期最後四天（孕期後期）、哺乳中帶有幼鼠和哺乳中沒帶幼鼠的母鼠，然後測試牠們的痛覺反應，發現在三種情況下會現痛覺缺失的反應(analgesic)：附近有孕期後期和哺乳中（帶有幼鼠和沒帶幼鼠）母鼠的公鼠。他們也發現，不需要這些母鼠在附近，只要接觸到懷孕和哺乳中母鼠的床也會讓公鼠出現痛覺缺失的現象。痛覺缺失的現象出現的很快，只要暴露在懷孕中或哺乳中母鼠附近五分鐘，就會出現痛覺被抑制的現象。另外，他們也發現只有公鼠有痛覺缺失的原因是因為睪固酮(testosterone)，因為被切掉雞雞的公鼠沒這個現象，不過並沒有觀察到睪固酮的多寡和痛覺降低程度的直接關係。除了睪固酮外，他們也發現公鼠血液中的壓力賀爾蒙皮質醇(corticosterone)也顯著上升，說明痛覺缺失的現象是壓力引起的。
作者們分析了母鼠的尿液，看看是尿液中哪個氣味分子會讓公鼠出現痛覺缺失的現象，發現有四個氣味分子在懷孕中和哺乳中母鼠尿液中的濃度很高：n-pentyl acetate (acetic ester), 4-heptanone (ketone), 1-octen-3-ol & 4-penten-1-ol (alcohols)。他們用這四個氣味分子測試，發現 n-pentyl acetate 會引起強烈的痛覺缺失反應，而且 n-pentyl acetate 的濃度越高，公鼠血液中的皮質醇越高，痛覺降低的程度也越多。有趣的是香蕉油的味道就是由 n-pentyl acetate 來的，他們跑去超市買了一瓶香蕉油回來測試，發現香蕉油果然能讓公鼠壓力倍增。XD
Photo Credit: Shutterstock
為什麼公鼠會出現痛覺缺失的現象呢？因為懷孕中或哺乳中的母鼠會攻擊侵入她地盤的公鼠，他們用陌生公鼠、被切掉雞雞的公鼠，和母鼠為伴侶的公鼠做測試，發現被閹掉雞雞的公鼠和伴侶公鼠鮮少被母鼠攻擊，而母鼠也會藉由尿液記號讓公鼠知道她們不是好惹的，也因此懷孕和哺乳中的母鼠會讓附近的公鼠產生壓力和防禦心，引發痛覺缺失反應。
Take-home msg: 如果你擦了香蕉油，就別進老鼠房，免得你無法 reproduce 你的實驗結果，尤其是痛覺相關研究，應該要嚴禁香蕉油。XD
Articles:
TN / Why a Potent Banana Scent Stresses Out Male Mice
Paper:
Rosen SF, Lima LV, Chen C, et al. Olfactory exposure to late-pregnant and lactating mice causes stress-induced analgesia in male mice. Science Advances (2022)
References:
1. RE Sorge et al, Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents. Nature Method (2014)
2. RM Cavaliere et al, Female mouse tears contain an anti-aggression pheromone. Scientific Reports (2020)
這個發現的重要性在哪呢？這個可能可以改善實驗的重製性(reproductivity)和可信度(reliability)，怎麼說呢？做實驗的大家，一定常常發生第一次做成功，想再試一次確認，卻無法重製結果，然後就是一連串的 troubleshooting（淚），想找出哪個步驟或材料造成不同的結果。如果是老鼠實驗的話，可能又有更多變因要找了，例如老鼠住的環境、老鼠的心情、老鼠的健康狀況，還有老鼠之間的感情問題（誤）。雖說老鼠之間的感情問題可能不會影響到生醫研究的實驗，因為用的都是公鼠，不過由於老鼠是靠嗅覺溝通的動物，也許你身上帶有母鼠的某種味道，影響了實驗老鼠而不自知。作者們之前有篇研究顯示，不管公鼠母鼠，都對男性的氣味有反應，包括人類男性的氣味都會帶來壓力，引發鎮痛反應 [1]。
作者說，老鼠間的溝通比我們想像的多，大多是通過氣味溝通，他們也透過氣味辨識是否同類。之前有不少研究是關於 chemosignaling 如何影響成年老鼠之間的吸引力，但大多數是男對女，女對女的，很少有女對男的，最近其中一篇是母鼠的眼淚讓公鼠放棄攻擊 — 母鼠眼淚裡的費洛蒙可以把公鼠的攻擊行為轉成交配行為 [2]。
作者們發現，當他們用公鼠在做一連串痛覺實驗的時候，如果附近有懷孕後期或正在哺乳的母鼠，公鼠的反應會很不正常，研究後才知道，懷孕或哺乳中的母鼠會抑制公鼠的痛覺。他們把公鼠和母鼠的籠子放在不同性階段的老鼠距離五到三十公分距離的地方，包括沒有性行為過的公鼠或母鼠、懷孕十天的母鼠（孕期前期）、孕期最後四天（孕期後期）、哺乳中帶有幼鼠和哺乳中沒帶幼鼠的母鼠，然後測試牠們的痛覺反應，發現在三種情況下會現痛覺缺失的反應(analgesic)：附近有孕期後期和哺乳中（帶有幼鼠和沒帶幼鼠）母鼠的公鼠。他們也發現，不需要這些母鼠在附近，只要接觸到懷孕和哺乳中母鼠的床也會讓公鼠出現痛覺缺失的現象。痛覺缺失的現象出現的很快，只要暴露在懷孕中或哺乳中母鼠附近五分鐘，就會出現痛覺被抑制的現象。另外，他們也發現只有公鼠有痛覺缺失的原因是因為睪固酮(testosterone)，因為被切掉雞雞的公鼠沒這個現象，不過並沒有觀察到睪固酮的多寡和痛覺降低程度的直接關係。除了睪固酮外，他們也發現公鼠血液中的壓力賀爾蒙皮質醇(corticosterone)也顯著上升，說明痛覺缺失的現象是壓力引起的。
作者們分析了母鼠的尿液，看看是尿液中哪個氣味分子會讓公鼠出現痛覺缺失的現象，發現有四個氣味分子在懷孕中和哺乳中母鼠尿液中的濃度很高：n-pentyl acetate (acetic ester), 4-heptanone (ketone), 1-octen-3-ol & 4-penten-1-ol (alcohols)。他們用這四個氣味分子測試，發現 n-pentyl acetate 會引起強烈的痛覺缺失反應，而且 n-pentyl acetate 的濃度越高，公鼠血液中的皮質醇越高，痛覺降低的程度也越多。有趣的是香蕉油的味道就是由 n-pentyl acetate 來的，他們跑去超市買了一瓶香蕉油回來測試，發現香蕉油果然能讓公鼠壓力倍增。XD
Photo Credit: Shutterstock
為什麼公鼠會出現痛覺缺失的現象呢？因為懷孕中或哺乳中的母鼠會攻擊侵入她地盤的公鼠，他們用陌生公鼠、被切掉雞雞的公鼠，和母鼠為伴侶的公鼠做測試，發現被閹掉雞雞的公鼠和伴侶公鼠鮮少被母鼠攻擊，而母鼠也會藉由尿液記號讓公鼠知道她們不是好惹的，也因此懷孕和哺乳中的母鼠會讓附近的公鼠產生壓力和防禦心，引發痛覺缺失反應。
Take-home msg: 如果你擦了香蕉油，就別進老鼠房，免得你無法 reproduce 你的實驗結果，尤其是痛覺相關研究，應該要嚴禁香蕉油。XD
Articles:
TN / Why a Potent Banana Scent Stresses Out Male Mice
Paper:
Rosen SF, Lima LV, Chen C, et al. Olfactory exposure to late-pregnant and lactating mice causes stress-induced analgesia in male mice. Science Advances (2022)
References:
1. RE Sorge et al, Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents. Nature Method (2014)
2. RM Cavaliere et al, Female mouse tears contain an anti-aggression pheromone. Scientific Reports (2020)