胡志安團隊揭示急性應(yīng)激狀態(tài)下抑制覺醒的神經(jīng)環(huán)路詳解

2024年3月28日陸軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院胡志安教授團隊在Nature Communications雜志上發(fā)表文章揭示了DRN腦區(qū)谷氨酸脫羧酶2(GAD2)陽性GABA能神經(jīng)元具有抑制覺醒的作用，這是通過抑制下游PVT促覺醒的神經(jīng)元實現(xiàn)的。

 

1、生理狀態(tài)下DRN-GAD2神經(jīng)元具有抑制覺醒的作用

 

研究人員在夜間（嚙齒動物活動期）通過化學(xué)遺傳學(xué)技術(shù)慢性激活DRN腦區(qū)GAD2陽性GABA能神經(jīng)元（后續(xù)簡稱DRN-GAD2神經(jīng)元）可顯著減少覺醒時間，增加非快速眼動睡眠時間。在日間階段激活上述神經(jīng)元也會減少覺醒，增加睡眠時間。在日間和夜間階段抑制DRN-GAD2神經(jīng)元均可促進(jìn)覺醒，減少非快速眼動睡眠時間。病毒工具特異性誘導(dǎo)DRN腦區(qū)GAD2陽性GABA能神經(jīng)元死亡后夜間階段促進(jìn)覺醒，并能增加小鼠運動時間。

有意思的是，光纖鈣成像記錄系統(tǒng)監(jiān)測在DRN-GAD2神經(jīng)元活性表現(xiàn)出顯著的狀態(tài)依賴性變化：與睡眠狀態(tài)相比，在覺醒狀態(tài)下上述神經(jīng)元活性更強。在睡眠向覺醒轉(zhuǎn)換階段中GAD2陽性GABA能神經(jīng)元活性也增強。

 

圖1：生理狀態(tài)下DRN-GAD2神經(jīng)元具有抑制覺醒的作用

 

 

2、急性應(yīng)激狀態(tài)下DRN-GAD2神經(jīng)元具有抑制覺醒的作用 

 

急性應(yīng)激增加睡眠潛伏期，促進(jìn)覺醒，甚至引起失眠。免疫熒光實驗發(fā)現(xiàn)急性應(yīng)激可激活DRN-GAD2神經(jīng)元。10分鐘急性應(yīng)激可促進(jìn)覺醒，在誘導(dǎo)該類型神經(jīng)元死亡后可進(jìn)一步增加覺醒時間，減少非快速眼動睡眠時間。研究人員通過病毒載體工具標(biāo)記急性應(yīng)激激活的神經(jīng)元群，在再次暴露急性應(yīng)激時重激活這類神經(jīng)元群可減少覺醒時間，促進(jìn)睡眠，上述結(jié)果表明急性應(yīng)激狀態(tài)下DRN-GAD2神經(jīng)元具有抑制覺醒的作用。

圖2、急性應(yīng)激狀態(tài)下DRN-GAD2神經(jīng)元具有抑制覺醒的作用

 

 

3、DRN-GAD2神經(jīng)元-PVT環(huán)路具有抑制覺醒的作用

 

病毒示蹤實驗發(fā)現(xiàn)DRN-GAD2神經(jīng)元可投射到伏隔核、被側(cè)腹蓋區(qū)、基底前腦、丘腦室旁核(PVT）等多個腦區(qū)，其中PVT與覺醒更加緊密。電生理實驗發(fā)現(xiàn)在光激活DRN腦區(qū)GAD2陽性神經(jīng)元可誘發(fā)PVT抑制性突觸后電流，表明DRN-GAD2神經(jīng)元與PVT存在抑制性功能連接。在夜間階段慢性激活上述神經(jīng)環(huán)路后減少覺醒時間。在急性應(yīng)激狀態(tài)下，激活該環(huán)路減少睡眠潛伏時間，促進(jìn)睡眠，減少覺醒，上述結(jié)果表明DRN-GAD2神經(jīng)元通過抑制下游促覺醒的PVT神經(jīng)元發(fā)揮抑制覺醒的作用。

 

 

圖3：DRN-GAD2神經(jīng)元-PVT環(huán)路具有抑制覺醒的作用

 

4、結(jié)論

 

本文揭示了在生理和急性應(yīng)激狀態(tài)下DRN腦區(qū)GAD2陽性神經(jīng)元具有抑制覺醒的作用，這一功能是通過抑制性輸入抑制促覺醒的PVT神經(jīng)元實現(xiàn)。

 

 

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