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上海醫學院黃志力課題組發現背側紋狀體多巴胺D1受體陽性神經元調控覺醒

帕金森?。≒D)的上海受體神經特征為基底神經節(BG)多巴胺能細胞進行性丟失,患者伴有嚴重的醫學院黃陽性元調睡眠障礙,包括白天過度嗜睡等。志力組發狀體背側紋狀體作為BG的課題控覺主要信息入口,整合谷氨酸、現背醒多巴胺、側紋腺苷等睡眠覺醒相關的多巴神經遞質及調質信息,提示其可能調控睡眠覺醒行為。上海受體神經

上海醫學院黃志力課題組發現背側紋狀體多巴胺D1受體陽性神經元調控覺醒

近日,醫學院黃陽性元調上海醫學院黃志力課題組發現背側紋狀體多巴胺D1受體(Dopamine D1 receptor,志力組發狀體D1R)陽性神經元參與覺醒的課題控覺啟動和維持。相關研究成果以《紋狀體多巴胺D1受體陽性神經元促進小鼠覺醒》(Striatal neurons expressing dopamine D1 receptor promote wakefulness in mice)為題,現背醒在線發表于Current Biology。側紋

研究團隊利用光遺傳學、多巴化學遺傳學、上海受體神經光纖鈣信號測定神經元活性和腦電/肌電記錄等方法研究了背側紋狀體D1R神經元調控睡眠覺醒的作用及神經環路。結果發現光遺傳學激活背側紋狀體D1R神經元誘導小鼠從非快眼動 (non-rapid eye movement,NREM) 睡眠到覺醒的快速轉變,而抑制紋狀體 D1R 神經元活性,顯著減少小鼠覺醒時長。結果提示紋狀體D1R 神經元參與調控覺醒。

神經元鈣活動結果顯示:紋狀體D1R 神經元在覺醒期高度活躍,在NREM睡眠期安靜。高頻聲音刺激、足底電刺激或噴氣等提高小鼠覺醒度,均可活化紋狀體 D1R 神經元。多通道光纖記錄發現:紋狀體D1R 神經元的活動與其上游核團神經元高度同步,包括前額葉皮層(prefrontal cortex,PFC)和背內側丘腦(mediodorsal thalamus,MD)等?;瘜W遺傳學抑制上游PFC和MD神經元活性,可減弱紋狀體 D1R 神經元活動度。光遺傳學激活上游通路(皮質-紋狀體、丘腦-紋狀體以及黑質-紋狀體)可以誘導小鼠覺醒。研究紋狀體 D1R 神經元下游通路,發現光遺傳激活紋狀體-蒼白球內側部 (entopeduncular nucleus, EP, also called GPi)和紋狀體-黑質網狀部 (substantia nigra pars reticulata, SNr),D1R 神經元釋放GABA遞質,抑制蒼白球內側部和黑質網狀部的睡眠核團,可促進小鼠覺醒。以上結果表明:紋狀體 D1R 神經元整合上游信號,通過下游核團(蒼白球和黑質)調控小鼠覺醒。

圖:紋狀體多巴胺D1受體陽性神經元調控覺醒的機制

紋狀體D1R 神經元整合上游前額葉皮層(PFC)、背內側丘腦(MD)和黑質致密部(substantia nigra pars compacta, SNc)信號,通過釋放GABA抑制下游核團蒼白球(EP)和黑質網狀部(SNr),調控小鼠覺醒。

黃志力課題組聚焦BG調控睡眠覺醒的作用和機制研究。前期發現背側紋狀體(Elife, 2017) 和腹側紋狀體伏隔核(Nat Commun, 2017) 腺苷A2A受體神經元調控NREM睡眠;伏隔核D1R 神經元調節覺醒(Nat Commun,2018), 并參與七氟烷的麻醉蘇醒(Curr Biol, 2021)。

本研究揭示了背側紋狀體D1R 神經元調控覺醒及神經環路機制,為覺醒調控體系增加了新核團,為相關疾病伴發睡眠障礙的治療提供潛在策略。

文章信息及鏈接:

Hui Dong, Ze-Ka Chen, Han Guo, Xiang-Shan Yuan, Cheng-Wei Liu, Wei-Min Qu*, and Zhi-Li Huang*. Striatal neurons expressing dopamine D1 receptor promote wakefulness in mice. Current Biology, 2022. 

https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.12.026

文章作者介紹:

黃志力和曲衛敏教授為本文共同通訊作者,課題組董輝、陳澤卡、郭涵及袁向山為論文共同第一作者。該研究受國家自然科學基金和“腦科學與類腦研究”重大項目等基金支持。

制圖:實習編輯:王風范責任編輯:李斯嘉

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