下丘脑腹外侧视前区和结节乳头核调控睡眠觉醒的分子机制

临床失眠症治疗缺乏有效对策，原因在于生理性睡眠调节机制不明。我们发现内源性前列腺素D2和腺苷诱发睡眠，可能与活化下丘脑腹外侧视前区（VLPO），降低组胺能结节乳头核（TMN）活性有关；PGE2和Orexin激活TMN，唤起觉醒。但兴奋VLPO是否启动睡眠？激活TMN是否启动或/和维持觉醒？VLPO和TMN相互作用如何调控睡眠觉醒转换？是睡眠科学的重要问题。本题拟利用光遗传工学控制神经元活性法，建立在VLPO或TMN中表达离子通道蛋白ChR2或HpHR，在不同频率光照射后，定点、瞬时、高选择性调控VLPO或TMN神经元活性，结合脑电与神经元Spike记录、神经化学及组织学等手段，阐明VLPO（TMN）在生理性睡眠（觉醒）启动或/和维持中的作用，揭示VLPO和TMN相互作用调控睡眠觉醒的分子机制。研究结果将丰富和发展睡眠觉醒调节理论，为生理性促眠药物开发提供理论基础。

临床失眠症治疗缺乏有效对策，原因在于生理性睡眠调节机制不明。我们之前发现：内源性前列腺素 (PG) D2和腺苷诱发睡眠，可能与活化下丘脑腹外侧视前区（VLPO），降低组胺能结节乳头核（TMN）活性有关；PGE2 和Orexin 激活TMN，唤起觉醒。VLPO 和TMN如何调控睡眠觉醒转换？是睡眠科学的重要问题。本题利用光遗传工学和药物遗传的DREADD法控制神经元活性法，结合脑电及组织学等手段，揭示TMN及伏隔核在生理性觉醒（睡眠）中的作用及分子机制。本课题主要研究结果：(1) 利用组胺合成关键酶（HDC）Cre、腺苷A2A受体(R, A2AR)－Cre小鼠，建立光遗传或药物遗传学方法，特异性控制神经元活性，并做到同步记录脑电和肌电，分析睡眠觉醒时相。(2) 利用HDC－Cre小鼠和ChR2－mCherry－AAV技术，在HDC阳性神经元中表达mCherry，追踪组胺能神经投射，发现TMN组胺能神经元纤维向睡眠中枢VLPO高密度支配；将携带人源绿色荧光蛋白（hrGFP）的AAV作为长轴突通路的示踪剂对伏隔核中腺苷A2AR神经元的投射进行追踪。发现其向主要觉醒核团投射。(3) 光遗传和药物遗传手段兴奋伏隔核中A2AR，诱导睡眠。提出睡眠诱导作用机制模型。(4) 组胺投射到VLPO，可抑制其睡眠促进神经元活性。VLPO中也表达mu受体，调节吗啡诱导觉醒。（5）利用药理遗传学方法DREADD和光遗传学方法，特异性激活TMN并未显著增加觉醒量，但非特异性活化TMN区，增加觉醒时间，持续6小时之久。 (6) 谷氨酸兴奋组胺能神经元，唤起觉醒，其离子型受体发挥重要作用。(7) 发现药物和厚朴酚、厚朴酚、西红花醛、GABA转运体抑制剂NO711等，抑制组胺能神经活性，增加非快动眼睡眠，且睡眠的性质和生理性睡眠相似。我们认为VLPO和TMN相互抑制，影响睡眠－觉醒的时相转换；TMN区域除组胺能神经外，可能存在另一觉醒控制系统。这些发现丰富和发展睡眠觉醒调节理论，为生理性促眠药物开发提供理论基础。项目执行期间，在药理学领域高水平杂志发表SCI署名此基金号论文15篇，应邀为国际著名综述杂志Curr Top Med Chem撰写综述。培养博士、硕士研究生5名。

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