《紋狀體多巴胺D1受體調控睡眠-覺醒的神經生物學機制》是依託復旦大學，由曲衛敏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：紋狀體多巴胺D1受體調控睡眠-覺醒的神經生物學機制
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曲衛敏
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
帕金森病患者日間過度嗜睡，多巴胺D1受體（Receptor, R）激動劑改善帕金森模型動物的嗜睡症狀，增加動物覺醒量；D1R拮抗劑可增加睡眠。提示：D1R可能與覺醒調控相關，但分子機制和神經環路不明。D1R主要表達在紋狀體、嗅結節等腦區。我們假說：紋狀體D1R可能通過直接通路調節睡眠-覺醒。為了克服藥理學方法缺乏高度特異性以及基因敲除動物的代償作用，本課題將使用D1R-Cre小鼠，利用光遺傳及被特定藥物活化的受體DREADD法，特異性控制D1R陽性神經元活性、RNA干擾、D1R-Cre動物注射AAV-Flox-EGFP質粒解析神經通路和D1R KO動物等方法，研究紋狀體多巴胺D1R調控睡眠-覺醒的作用及分子機制。預期結果對豐富和發展睡眠-覺醒調節理論，認識帕金森病睡眠障礙發病機理和睡眠藥物開發提供重要的理論依據。
結題摘要
伏隔核（nucleus accumbense，NAc）參與運動、獎賞等行為反應，這些行為都依賴於覺醒。多巴胺D1受體（Receptor, R）主要表達在NAc，D1R激動劑能改善帕金森模型動物的嗜睡症狀，然而，D1R對睡眠-覺醒的影響不明。我們利用光遺傳和化學遺傳學、電生理膜片鉗、特異性神經元示蹤等技術和D1R KO動物，研究了NAc多巴胺D1R調控睡眠-覺醒的作用及神經環路機制。結果發現，化學遺傳學激活NAc D1R神經元，促進覺醒，第1、2個小時內的覺醒量分別比對照組增加了69.9%和164.3%；抑制NAc D1R神經元減少覺醒量。光遺傳學藍光激活NAc D1R神經元，可迅速誘導ChR2-mCherry小鼠從非快動眼（non-rapid eye movement, NREM）睡眠向覺醒的時相轉變，20 Hz光照持續16 s引起小鼠覺醒的機率達90%；間斷性1 h光照，可增加小鼠覺醒量，與前一天基礎值比較增加了63.5%。採用特異性神經元示蹤法研究NAc內D1R神經元調控覺醒的神經環路，發現其主要投射到中腦黑質緻密部（SNc）、腹側被蓋區（VTA）和外側下丘腦（LH）。離體腦片膜片鉗顯示，NAc D1R神經元的軸突末梢與SNc中的非多巴胺能神經元形成突觸聯繫，而與VTA中多巴胺能神經元形成突觸聯繫。藍光激活NAc D1R 神經元在中腦SNc/VTA或外側下丘腦（LH）的纖維末梢，可迅速誘導小鼠從NREM睡眠向覺醒轉變，同時伴有明顯肌電活動。1 h藍光刺激SNc/VTA或LH末梢，可顯著增加藍光照期間的覺醒量，與此對應的是分別減少REM睡眠和NREM睡眠。在NAc局部，NAc D1R 神經元抑制D2R神經元。另外，與WT小鼠相比，D1R KO小鼠在暗期覺醒量明顯增加。以上結果表明，NAc D1R神經元在覺醒啟動和維持中發揮重要作用。該結果對豐富和發展睡眠-覺醒調節理論，認識帕金森病睡眠障礙發病機理和睡眠藥物開發提供了重要的理論依據。
