Lipid Plays Big Role In Embryonic Development
Science Daily — 根據一項研究發現，我們鮮少研究的脂質（lipid）在幹細胞逐漸成長變成人類的過程中扮演了極重要的角色。
圖1. Medical College of Georgia researchers found that in the first few days of life, ceramide helps stem cells line up to form the primitive ectoderm from which embryonic tissues develop. (Image courtesy of Medical College of Georgia)
位在喬治亞醫學院的生化博士 Erhard Bieberich 表示，他們發現在胚胎展現生命初期的前幾天內，神經醯胺（ceramide）會協助幹細胞從原來的胚胎組織當中排列形成原始的胚胎層（ectoderm）。
圖2. 由 Zygote（受精卵）到 Gastrula（胚囊）發育過程
大約有百分之九十的神經醯胺（Ceramide）聚集在初期幹細胞的上方或頂端，逐漸的讓細胞成長有所依據（have direction）。「細胞會變得具有極性，會有上下之分，也有頭腳之分，在這過程當中，神經醯胺扮演了調節的角色，」 Bieberich 博士這樣說到。「在細胞分化的過程中，細胞變得具有極性是絕對必要的；否則，人類可能只會變成一團像球狀一樣的細胞，而沒辦法形成組織結構。」
圖3. 典型的神經醯胺（Ceramide）化學結構
事實上，我們都是從一小團細胞起始的，但在 24 小時內，有些細胞會死亡，其他的則變成內原始胚胎層空心球體內的一部份，內在的這一部份會在未來進一步分化成為胚胎，而在原始胚胎層的外層部分則會在胚胎成長的過程當中提供支撐的作用。
「神經醯胺分佈到細胞的頂端，」MCG 研究生以及發表在 Journal of Biological Chemistry 二月二號期刊的主要作者 Kannan Krishnamurthy 這樣說到。「在這個情況下，當頂端指向這一個中空洞穴時，basal end、lower end 會連結到外層。」
細胞製造出神經醯胺，而研究人員發現在發育中或已成熟的人體內，神經醯胺都有著不一樣的工作。就像其他的脂類一樣，他在人體內各處協助細胞膜的組成，並且使皮膚扮演絕緣的角色，同時也是形成神經系統中一種叫做髓磷脂（myelin）的防護層的前驅物。
圖4. 將神經纖維（Nerve）放大之後就會發現神經元束（Neuron），再將神經元束放大之後就可以看到神經纖維裡面的軸突（Axon），而在軸突外面的那一層保護膜就是髓磷脂（Myelin）外鞘。（Source：http://hopf.chem.brandeis.edu/yanglingfa/glia/type/index.html）
「有越來越多的證據顯示出神經醯胺並非只是一般的結構性脂類，同時它也是一種神經傳導物質，告訴蛋白質該做些什麼事，」MCG 助理研究員同時也是這篇論文的共同作者 Guanghu Wang 博士這樣說到。
在 2003 年，Bieberich 博士與其他同仁就發表了一篇報告表示在大腦的發育過程中，神經醯胺會與 PAR-4 蛋白質一起合作消滅掉其他沒有作用的細胞（"First description of the asymmetric distribution of PAR-4 during stem cell division." J. Biol. Chem. (2003) 162, 469-479）。
圖5. PAR-4 binds to and inhibits ceramide-associated PKCζ, downregulates NF-κB, and induces cell death.（Source：http://www.mcg.edu/institutes/immag/Bieberich/research.htm）
如今他的研究團隊又提出了這個報告表示在細胞透過吸引極性蛋白質而建立細胞極性的過程中，神經醯胺除了扮演了關鍵的角色外，同時也觸發了細胞彼此間一系列的交互作用。當研究團隊抑制掉神經醯胺的產生時，這些極性的蛋白質變得不再聚集於細胞的頂端，同時細胞也會死亡，連原始胚胎層的形成也會損壞；可是當神經醯胺再度出現時，彷彿它帶有極大的魅力般的使所有的程序又活了過來。
圖6. Model for ceramide-induced cell polarity and primitive ectoderm morphogenesis in EBs. （Source：J. Biol. Chem. 2007 282: 3379-3390.）
他們也計畫著去研究其他在成熟細胞內神經醯胺所扮演的未知角色，同時也去探討在一些失控的細胞 － 如癌化的細胞當中 － 神經醯胺是否也扮演著這樣的功用。「有一種情況叫做細胞自伐（apoptosis），細胞會透過這個程序大量的死亡，在這些情況下，神經醯胺可能會被提高同時會使正常的細胞進入死亡。」Bieberich 博士這樣表示。Krishnamurthy 補充到：紫外線照射啊！這就是一個也許會使神經醯胺增加的很好的例子。
圖7. Ceramide-Sphingosine 對於生命的平衡（Source：http://www.caymanchem.com/app/template/scientificIllustrations,Illustration.vm/illustration/2001/a/z）
為了研究神經醯胺的數量與位置，研究人員第一次發展出可以結合到它們的抗體，這使得得以被偵測與計算。在這之前，一些有關化學的研究都只能說它們的確是存在的，但除此之外，就無法進一步去做了。
在這篇論文中還有兩位共同作者，一位是與雅典大學有長期合作關係的神經生物學專家 Brian G. Condie 博士，以及 MCG 的 Jeane Silva 博士。這項研究可以在美國國家衛生院（the National Institutes of Health）裡面找到。
圖8. Erhard Bieberich 博士 (左) and Brian Condie 博士 (右)（Source：http://www.mcg.edu/news/2003NewsRel/stemcell.html）
Note: This story has been adapted from a news release issued by Medical College of Georgia.
原始出處：http://www.sciencedaily.com/releases/2007/02/070204111542.htm
原始論文：J. Biol. Chem. 2007 282: 3379-3390.
論文標題：Ceramide Regulates Atypical PKC
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-mediated Cell Polarity in Primitive Ectoderm Cells: A NOVEL FUNCTION OF SPHINGOLIPIDS IN MORPHOGENESIS 論文摘要：http://www.jbc.org/cgi/content/abstract/282/5/3379
Release Date: February 5, 2007