可治疗睡眠障碍?研究揭示觉醒和睡眠的新机制

现今社会,随着电子产品的普遍使用及工作学习强度的提高,出现睡眠障碍的人群逐渐扩大。

睡眠是维持人体生命必不可少的生理功能。正常的睡眠-觉醒周期有利于适应日常的生活和工作,且睡眠向清醒状态的快速转换也可以规避突发危险事件。睡眠障碍是指睡眠量不正常以及睡眠中出现异常行为的表现,也是睡眠和觉醒正常节律性交替紊乱的表现。睡眠-觉醒的维持及转换由中枢神经系统调控,例如临床上以白天过度嗜睡(Excessive daytime sleepiness, EDS)和猝倒两种症状为主的发作性睡病已被证明是一种与下丘脑泌素/食欲素(Hcrt)神经元丢失相关的睡眠障碍。现今社会,随着电子产品的普遍使用及工作学习强度的提高,出现睡眠障碍的人群逐渐扩大。因此解码睡眠-觉醒调控的神经网络对治疗睡眠障碍和提升睡眠质量尤为重要。

7月15日,同济大学医学院张玲教授课题组与安徽医科大学王烈成教授课题组合作,在《Current Biology》期刊在线发表题为“The NAergic locus coeruleus-ventrolateral preoptic area neural circuit mediates rapid arousal from sleep”的最新研究成果。揭示了脑干的蓝斑核到下丘脑腹外侧视前区的去甲肾上腺素能神经环路的促进觉醒机制。

位于脑干的蓝斑核(Locus Coeruleus, LC)除了具有调控疼痛和瘙痒等功能以外,在觉醒和睡眠的调控中也起着极其重要的作用,然而其神经环路机制尚待研究揭示。研究者利用皮层脑电结合光电极记录技术,证明小鼠蓝斑核的去甲肾上腺素能神经元在觉醒状态下表现出较高的活性,而抑制这一类神经元的活动则会引起觉醒水平的降低。以光遗传学技术特异性激活蓝斑的去甲肾上腺素能神经元到下丘脑腹外侧视前区的神经环路(NALC-VLPO)具有显著地促觉醒作用;光电极记录下丘脑腹外侧视前区神经元活动的结果表明,刺激蓝斑的去甲肾上腺素能神经元可以影响下丘脑腹外侧视前区的两种功能不同的神经元集群:睡眠活化神经元(sleep-active neuron, SAN)与觉醒活化神经元(wake-active neuron,WAN);脑片全细胞膜片钳记录则发现LC-NA一方面通过α2受体抑制下丘脑腹外侧视前区的SAN,同时也通过α1和β受体激活WAN。这一研究结果提示NALC-VLPO神经环路通过不同的受体机制协同性地促进觉醒。该研究为临床治疗睡眠紊乱和意识障碍类疾病提供新的思路。

安徽医科大学博士研究生梁悦与同济大学张玲教授课题组实验助理施伍为该论文的共同第一作者;论文其他作者包括张玲教授课题组的博士后向安峰和博士生胡丹丹;安徽医科大学王烈成教授为共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金以及同济大学附属康复医院科研启动基金的资助。

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