胡志安团队揭示急性应激状态下抑制觉醒的神经环路
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作者:康森特生物科技
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发布时间: 2024-04-01
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异常的过度觉醒被认为是创伤后应激障碍、注意缺陷和多动障碍等多种疾病的共同症状。抑制性神经元(GABA能)神经元在睡眠/觉醒周期中发挥重要作用:视前区、基底前脑、黑质网状部等脑区GABA能神经元促进非快速眼动睡眠(NERM),外侧下丘脑、终纹床核等脑区GABA能神经元促进觉醒,表明不同脑区的GABA能神经元在调控在睡眠/觉醒周期中发挥不同的作用。
2024年3月28日陆军军医大学基础医学院胡志安教授团队在Nature Communications杂志上发表文章揭示了DRN脑区谷氨酸脱羧酶2(GAD2)阳性GABA能神经元具有抑制觉醒的作用,这是通过抑制下游PVT促觉醒的神经元实现的。
生理状态下DRN-GAD2神经元具有抑制觉醒的作用
研究人员在夜间(啮齿动物活动期)通过化学遗传学技术慢性激活DRN脑区GAD2阳性GABA能神经元(后续简称DRN-GAD2神经元)可显著减少觉醒时间,增加非快速眼动睡眠时间。在日间阶段激活上述神经元也会减少觉醒,增加睡眠时间。在日间和夜间阶段抑制DRN-GAD2神经元均可促进觉醒,减少非快速眼动睡眠时间。病毒工具特异性诱导DRN脑区GAD2阳性GABA能神经元死亡后夜间阶段促进觉醒,并能增加小鼠运动时间。
有意思的是,光纤钙成像记录系统监测在DRN-GAD2神经元活性表现出显著的状态依赖性变化:与睡眠状态相比,在觉醒状态下上述神经元活性更强。在睡眠向觉醒转换阶段中GAD2阳性GABA能神经元活性也增强。
图1:生理状态下DRN-GAD2神经元具有抑制觉醒的作用
急性应激状态下DRN-GAD2神经元具有抑制觉醒的作用
急性应激增加睡眠潜伏期,促进觉醒,甚至引起失眠。免疫荧光实验发现急性应激可激活DRN-GAD2神经元。10分钟急性应激可促进觉醒,在诱导该类型神经元死亡后可进一步增加觉醒时间,减少非快速眼动睡眠时间。研究人员通过病毒载体工具标记急性应激激活的神经元群,在再次暴露急性应激时重激活这类神经元群可减少觉醒时间,促进睡眠,上述结果表明急性应激状态下DRN-GAD2神经元具有抑制觉醒的作用。
图2、急性应激状态下DRN-GAD2神经元具有抑制觉醒的作用
DRN-GAD2神经元-PVT环路具有抑制觉醒的作用
病毒示踪实验发现DRN-GAD2神经元可投射到伏隔核、被侧腹盖区、基底前脑、丘脑室旁核(PVT)等多个脑区,其中PVT与觉醒更加紧密。电生理实验发现在光激活DRN脑区GAD2阳性神经元可诱发PVT抑制性突触后电流,表明DRN-GAD2神经元与PVT存在抑制性功能连接。在夜间阶段慢性激活上述神经环路后减少觉醒时间。在急性应激状态下,激活该环路减少睡眠潜伏时间,促进睡眠,减少觉醒,上述结果表明DRN-GAD2神经元通过抑制下游促觉醒的PVT神经元发挥抑制觉醒的作用。
图3:DRN-GAD2神经元-PVT环路具有抑制觉醒的作用
本文揭示了在生理和急性应激状态下DRN脑区GAD2阳性神经元具有抑制觉醒的作用,这一功能是通过抑制性输入抑制促觉醒的PVT神经元实现。
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