視覺刺激會影響果蠅的壽命嗎？
在過往的一些果蠅實驗中曾有一項有趣的發現，當果蠅和死去的同類被關於一個空間時，果蠅會受同類死訊的影響而變得短命。而此一現象主要和由受體 5-HT2A 所調控的加速老化有關。在此篇論文中團隊發現此種 5-HT2A 受體大量表現於果蠅中央複合體（Central complex）中 ellipsoid body（EB）腦區的 ring neuron 中，其中又以 R2, R4 兩種 ring neuron 的表現量最高。因 EB 腦區主要負責了視覺刺激的接收和反饋，ring neuron 則多負責感官刺激輸入的調控，因此團隊下了「死去的果蠅所造成的視覺刺激會經由R2, R4神經調控並因此加速老化」的假設。
為了應證所提出的假設，團隊先針對 5-HT2A 的表現量進行了測試。實驗後發現，當果蠅面對死去的同類時，在 EB 中 5-HT2A 的表現量會提高（圖一）。
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| 圖一（原論文Fig 1A）5-HT2A在腦中的表現量。左，沒有同類屍體的情況。右，有同類屍體的情況。黃框中為 EB 腦區，紅框中則為 Ring neuron。 |
接著團隊對 R2, R4 分別進行了測試。他們分別抑制了兩種神經元並與控制組的壽命長短進行了對比。實驗結果顯示，在控制組中，暴露於同伴屍體中的果蠅壽命將縮短，而將 R2, R4 神經抑制將造成兩種情況的壽命差別消失，使在健康環境中的果蠅也變短命（圖二）。
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| 圖二（原論文 Fig1D, E）抑制 ring neuron（紅線）和控制組（黑線）在健康環境（實線）和暴露環境中（虛線）下的壽命差異。左，抑制 R4 神經。右，抑制 R2 神經。 |
而團隊在測試了一系列的和老化相關的轉錄因子後，發現主要是由 R2, R4 中的 foxo 轉錄因子所造成。當 foxo 被抑制時，在健康環境下的果蠅也會變得和暴露於屍體中的果蠅一樣短命，結果類似圖二且整體而言更加的短命（圖三）。
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| 圖三（原論文 Fig3E.）抑制 R2, R4 中的 foxo（紅線）和控制組（黑線）在健康環境（實線）和暴露環境中（虛線）下的壽命差異。 |
由於 foxo 主要是透過胰島素傳導路徑（Insulin-signaling pathway）來進行老化的調控，因此團隊又測試了一些果蠅體內的類胰島素胜肽（Drosophila insulin-like peptides, dilps）。並發現其中一些 dilp 突變後會使處於兩種環境下的果蠅壽命都增長（圖四）。
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| 圖四（原論文 Fig4E, F）果蠅類胰島素胜肽突變後對於果蠅壽命的影響。左，dilp3突變。右，dilp5突變。 |
結合以上的各項實驗，可以簡單地得出結論：當同伴的屍體進到視覺範圍內時，EB 中的 R2, R4 神經元受體 5-HT2A 表現量升高，神經元中透過胰島素傳導路徑調控老化轉錄因子 foxo 透過部分 dilp 加速老化的過程，使得果蠅壽命減短。此篇論文不但描述了感官刺激在物理層面影響了果蠅的壽命的有趣現象，也發現了果蠅複合體中的EB腦區除了控制導航外的另一項功能。
撰稿者：張寧
資料來源
Gendron CM, Chakraborty TS, Duran C, Dono T, Pletcher SD (2023) Ring neurons in the Drosophila central complex act as a rheostat for sensory modulation of aging. PLOS Biology 21(6): e3002149. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002149
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