inscopix nVoke自由在體神經(jīng)元成像系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)猝倒元兇的應(yīng)用

發(fā)作性睡�。∟arcolepsy）是一種由大腦神經(jīng)系統(tǒng)障礙引起的疾病，其癥狀包括嗜睡、睡眠癱瘓、睡眠幻覺和猝倒。猝倒指在清醒狀態(tài)下，患者全身肌肉突然松弛無力，進入數(shù)秒乃至數(shù)分鐘的睡眠狀態(tài)，伴隨著極高的安全隱患，尤為可怕。

近日，來自南卡羅萊納醫(yī)科大學(xué)的研究人員利用由格羅貝爾為中國授權(quán)代理美國Inscopix公司的nVoke™在體鈣成像系統(tǒng)，首次發(fā)現(xiàn)了位于杏仁核中央?yún)^(qū)域（CeA）的GABAergic神經(jīng)元在小鼠猝倒過程中的異常興奮現(xiàn)象，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于eLIFE雜志。 研究人員敲除了小鼠的促食素基因（圖1B，促食素免疫染色），從而得到嗜睡癥模型動物。該促食素缺失小鼠與Slc32a1-ires-Cre+/+小鼠雜交，在后代基因組中插入GCaMP6s基因，得到了GABAergic神經(jīng)元可以特異性表達鈣指示熒光蛋白的嗜睡癥模型小鼠（圖1 C-G，綠色為鈣熒光，圖F為GABAergic神經(jīng)元指示物VGAT染色照片，與圖E鈣熒光重合度95%），作為實驗組。促食素未敲除的轉(zhuǎn)基因小鼠（圖1A）作為對照組。 研究人員對實驗組和對照組各5只小鼠在睡眠和情緒階段進行了鈣成像和腦電肌電監(jiān)測（圖2A，B），鈣成像在兩個組別中各識別出了186個和207個GABAergic神經(jīng)元細胞。研究發(fā)現(xiàn)，不同的GABAergic細胞會在睡眠的不同階段被激活，使用Δf/f來表征細胞熒光強度的變化幅度，計算各階段細胞Δf/f的Z分?jǐn)?shù)來剔除細胞數(shù)量干擾。圖2B展示了4種典型的細胞，分別為在快速動眼睡眠REMS階段激活、在非快速動眼睡眠NREMS階段激活、在活躍清醒AW階段激活和幾乎不激活。在各睡眠和清醒階段的細胞分布比例上，兩組別沒有顯示出顯著的區(qū)別。 在不受干擾的睡眠與清醒狀態(tài)結(jié)束后，小鼠被暴露于狼尿的氣味刺激下，兩組小鼠均表現(xiàn)出了典型的好奇與恐懼反應(yīng)。對照組小鼠在該階段的Z分?jǐn)?shù)有明顯提高，但統(tǒng)計學(xué)上不顯著（P=0.46，圖2C）。然而在嗜睡病小鼠中，經(jīng)過3分鐘的氣味暴露，Z分?jǐn)?shù)顯著升高（P<0.001，圖2C，圖3）；呈現(xiàn)激活狀態(tài)細胞的比例從31.88%提升到了60.22%，幾乎翻了一倍。研究人員將這種受刺激后Z值明顯高于未受干擾時平均Z值的AW定義為過度活躍清醒HAW，將由這種HAW引發(fā)的卒倒定義為情緒介導(dǎo)的卒倒EC。相反的，如果卒倒前只有普通的AW，這次卒倒則被定義為自發(fā)性卒倒SC。

在實驗中，研究人員共在實驗組小鼠中觀測到了10次SC和14次EC，而對照組一次卒倒都沒有發(fā)生，這說明促食素的存在可以明顯有效抑制GABAergic神經(jīng)元過度興奮。在實驗組被記錄的186個神經(jīng)元中，15個細胞被標(biāo)識為SC激活，74個細胞為EC激活，兩者之間相互獨立沒有重疊，而在這74個EC激活細胞中，50%來自先前未得分的細胞，23%來自AW激活細胞。因此，在不受干擾下的睡眠/清醒活動中沉默的神經(jīng)元，反而與猝倒有著密不可分的關(guān)系（圖3C，F(xiàn)）。 由圖4可見，在不受刺激的睡眠/清醒階段，實驗組小鼠有著明顯低于對照組的神經(jīng)元活動強度，然而在經(jīng)過捕食者氣味暴露后，實驗組小鼠的神經(jīng)元則開始大規(guī)模高強度活躍。這在反映了GABAergic神經(jīng)元參與介導(dǎo)卒倒的同時，也說明促食素參與的調(diào)節(jié)通路極大水平的調(diào)節(jié)杏仁核區(qū)域的神經(jīng)元活動，使其能維持正常的活動水平。促食素的缺失使得杏仁核中央?yún)^(qū)域的GABAergic神經(jīng)元活動處于過于不同步（未受刺激）和超同步（受刺激）的兩個極端態(tài)。這說明，針對神經(jīng)元超同步現(xiàn)象的治療可能會對發(fā)作性睡病起到較好的效果。

關(guān)于杏仁核中存在卒倒激活神經(jīng)元的現(xiàn)象在2002年便有報道，而直到今年，科學(xué)家才利用高效的基因編輯和先進的在體鈣成像工具nVoke™，從以前不可能想象的方式，第一次成功觀察到了GABAergic神經(jīng)元在卒倒過程的實時興奮動態(tài)，甚至對每一個細胞的時間行為進行了追蹤，為后續(xù)科學(xué)家進一步探索生理病理機制提供了敲門磚，讓人不得不感嘆科技進步的強大力量，好的工具真的能讓人事半功倍！

不過，nVoke™可不止鈣成像這么簡單，看完這篇文章的你，是不是覺得GABAergic神經(jīng)元過度興奮與卒倒之間的因果關(guān)系并沒有被作者證明？要不要來猜一猜這個實驗還能如何進一步完善呢？歡迎留言！

特別聲明：格羅貝爾生物科技公司（美國Global Bietech Inc）是Inscopix進入中國后于2017年首次授權(quán)的中國代理商，擁有幾十家國際國內(nèi)一流科研水平的實驗室用戶服務(wù)經(jīng)驗。始終如一高水平售后技術(shù)服務(wù)是您完成此項實驗的根本保障，請在購買前與我們做更深入的技術(shù)咨詢和交流！

參考文獻：

[1] Sun, Y.,Bendell, E., & Liu, M. (2019). Activity dynamics of amygdala GABAergicneurons during cataplexy of narcolepsy. eLife, 8.