責(zé)編丨迦溆
隨著國際交流的增加，工業(yè)、娛樂業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代人跨時區(qū)旅行、倒班和加班的情況已經(jīng)十分普遍。由此造成的生物節(jié)律紊亂和睡眠障礙等相關(guān)疾病的發(fā)病率逐年攀升，進(jìn)而嚴(yán)重影響了人們的工作效率和生活質(zhì)量。光照環(huán)境的異常是造成生物節(jié)律紊亂以及睡眠障礙的重要因素，但是，哪些大腦核團(tuán)參與異常光照環(huán)境引起的節(jié)律紊亂和睡眠覺醒行為異常尚不清楚。
圖片引自：https://santacruzcore.com/sleep-studies-neurochemistry-of-wakefulness/
復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院黃志力課題組近年來長期從事睡眠與晝夜節(jié)律相關(guān)分子機(jī)制研究。2017年，該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)照度≥20 lx的紅光，與白光一樣，能顯著增加小鼠睡眠量；當(dāng)紅光照度降低到10 lx時，紅光暴露不再影響睡眠量及睡眠結(jié)構(gòu)【1】；2018年9月，該課題組曾在PNAS發(fā)表論文，發(fā)現(xiàn)了下丘腦室旁核和室旁下核存在次晝夜生物節(jié)律，揭示了次晝夜節(jié)律的產(chǎn)生位點和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制【2】。
2019年1月31日，復(fù)旦大學(xué)黃志力教授課題組與曲衛(wèi)敏教授課題組合作在Current Biology雜志上發(fā)表了題為Superior Colliculus GABAergic Neurons Are Essential for Acute Dark-Induction of Wakefulness in Mice的研究論文，發(fā)現(xiàn)上丘γ-氨基丁酸能神經(jīng)元聯(lián)合腹側(cè)被蓋區(qū)多巴胺能神經(jīng)元介導(dǎo)了小鼠急性黑暗暴露誘發(fā)覺醒的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制，可能為臨床治療異常光照環(huán)境引起的睡眠紊亂相關(guān)疾病提供新思路。
在這項研究中，研究人員利用轉(zhuǎn)基因小鼠、光遺傳和化學(xué)遺傳學(xué)操縱神經(jīng)元活性、選擇性神經(jīng)元損毀以及多導(dǎo)睡眠圖記錄等研究手段，發(fā)現(xiàn)特異性損毀上丘γ-氨基丁酸能神經(jīng)元或腹側(cè)被蓋區(qū)多巴胺能神經(jīng)元后，急性黑暗介導(dǎo)的動物促覺醒效應(yīng)完全消失，揭示這兩種神經(jīng)元在急性黑暗介導(dǎo)的促覺醒效應(yīng)中扮演著不可或缺的角色。通過病毒示蹤、離體電生理并結(jié)合光遺傳學(xué)方法研究神經(jīng)環(huán)路發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞能夠直接調(diào)控上丘γ-氨基丁酸能神經(jīng)元的活性并與其形成單突觸連接， 上丘γ-氨基丁酸能神經(jīng)元也通過單突觸連接對腹側(cè)被蓋區(qū)多巴胺能神經(jīng)元進(jìn)行直接的功能性支配。
小鼠急性黑暗暴露誘發(fā)覺醒的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制。急性黑暗暴露使視網(wǎng)膜對上丘γ-氨基丁酸能神經(jīng)元的興奮作用消失，導(dǎo)致上丘γ-氨基丁酸能神經(jīng)元對腹側(cè)被蓋區(qū)多巴胺能神經(jīng)元的抑制作用去除，進(jìn)而引起腹側(cè)被蓋區(qū)多巴胺能神經(jīng)元的興奮，產(chǎn)生覺醒效應(yīng)。視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞, retinal ganglion cell, RGC; 上丘, superior colliculus, SC; 腹側(cè)被蓋區(qū), ventral tegmental area, VTA
研究結(jié)果首次揭示，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞—上丘γ-氨基丁酸能神經(jīng)元—腹側(cè)被蓋區(qū)多巴胺能神經(jīng)元通路在小鼠急性黑暗的促覺醒效應(yīng)中的關(guān)鍵作用。該神經(jīng)環(huán)路機(jī)制的闡明可能為治療光照環(huán)境異常導(dǎo)致的生物節(jié)律紊亂和睡眠障礙等疾病提供新靶點。
據(jù)悉，復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)國家重點實驗室、腦科學(xué)前沿創(chuàng)新中心博士生張澤、劉雯櫻為該論文第一作者，黃志力、曲衛(wèi)敏教授為論文的通訊作者。
原文鏈接：https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)31665-8
參考文獻(xiàn)：
1、Zhang Z, Wang HJ, Wang DR, Qu WM*, Huang ZL*. Red light at intensities above 10 lx alters sleep-wake behavior in mice. Light Science & Applications. 2017, 6, e16231.
2、Wu, Y. E., Enoki, R., Oda, Y., Huang, Z. L., Honma, K. I., & Honma, S. (2018). Ultradian calcium rhythms in the paraventricular nucleus and subparaventricular zone in the hypothalamus. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(40), E9469-E9478.
制稿人：子陽
