基底神经节多巴胺能神经通路的睡眠-觉醒调控作用及机制研究

基本信息
批准号:81771430
项目类别:面上项目
资助金额:54.00
负责人:邱梅红
学科分类:
依托单位:复旦大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘元元,陈咏华,刘雯樱,王晨语,葛晶,郝淑梅
关键词:
睡眠基底神经节腹外侧被盖区黑质致密部多巴胺
结项摘要

Sleep disorder is an increasingly serious social and medical problem, while the mechanisms of physiological sleep-wake regulation are still unclear. Basal ganglia (BG) is important in regulating sleep and wakefulness, lesions of dopaminergic neurons located in substantia nigra pars compacta, result in dopamine (DA) de-innervation in dorsal striatum (CPu), and increase wakefulness in rats; while increase the release of DA in CPu results in sleep promotion. As DA is thought to be a wake-related neurotransmitter, we hypothesized that the different dopaminergic pathways may have opposite roles in sleep-wake regulation. To verify this hypothesis, we will apply a novel chemogenetic/optogenetic approach to selectively modulate the activity of nigrostriatal pathway and mesolimbic pathway in BG, to clarify the role of these two dopaminergic pathways in sleep-wake regulation; furthermore, By combining global or local gene knock down, and adopt a dopamine receptor D1 and D2 double gene reporter mice, to elucidate the mechanism of BG dopaminergic pathways in sleep-wake regulation. The results of the project will specific the influence of DA on sleep and wakefulness, bring contributions to the enrichment and development of sleep-wake regulation theory, and play an important role in exploring methods of treating sleep disorders.

睡眠障碍已成为日益严重的社会及医学问题,生理性睡眠-觉醒调节机制亟待阐明。我们发现基底神经节(BG)是参与睡眠-觉醒调控的重要结构,黑质致密部多巴胺(DA)能神经元毁损致背侧纹状体(CPu)去DA支配后,大鼠觉醒量显著增加;增强CPu DA的释放则促进大鼠睡眠。但DA被认为是促觉醒递质。我们推测不同DA能神经通路对睡眠-觉醒的调控作用相反,BG黑质纹状体通路的DA参与睡眠调控,而中脑边缘通路的DA促进觉醒。为验证这一假设,本题将采用化学遗传学、光遗传学技术,结合脑电记录、局部基因敲除、电生理及免疫组织化学等方法,通过特异调控BG DA黑质纹状体通路和中脑边缘通路观察其对睡眠-觉醒的影响,并进一步探讨BG DA能通路调控睡眠-觉醒的机制。研究结果将明确神经递质DA对睡眠-觉醒的影响,增添DA调控睡眠-觉醒的新机制,丰富和发展睡眠-觉醒调节理论,对探索临床治疗睡眠障碍具有重要意义。

项目摘要

睡眠障碍已成为严重的社会及医学问题,睡眠-觉醒调节机制亟待阐明。多巴胺(DA)是参与BG功能的重要神经递质,我们前期研究发现基底神经节(BG)是参与睡眠-觉醒调控的重要结构。本课题以BG的DA能神经通路为研究靶点,揭示黑质纹状体(SNc-CPu)和中脑边缘(VTA-NAc)DA通路的睡眠-觉醒调控作用,并探讨其可能机制。重要结果:1)借助逆行性腺相关病毒载体AAV-retro-Cre和cre依赖的M3受体腺相关病毒载体(AAV-DIO-hM3Dq),特异性激活SNc-CPu DA通路和VTA-NAc DA通路,发现:SNc-CPu DA通路激活增加睡眠,VTA-NAc DA通路激活则增加觉醒,表明CPu和NAc中的DA信号的睡眠-觉醒调控作用相反,分别促进睡眠和觉醒。2)特异性激活SNc-CPu DA通路后,通过c-Fos染色全脑观察发现:外侧下丘脑LH,结节乳头核TMN和蓝斑LC等觉醒核团c-Fos表达量显著降低,而睡眠相关核团外侧苍白球GP和黑质网状部SNr区域c-Fos表达显著增加,提示SNc-CPu DA通路激活后分别抑制和兴奋上述觉醒和睡眠相关核团而促进睡眠。3)借助DA受体基因报告小鼠D1R-tdTomato和D2R-EGFP,采用上述方法特异性激活SNc-CPu DA通路,发现:CPu DA D1R+神经元的活性有增加趋势但未达到显著性差异,D2R+细胞的活性则明显受到抑制。提示SNc-CPu DA通路可能通过作用于间接通路D2R促进睡眠。4)利用D2R基因敲除小鼠,发现:在D2R缺失的情况下,特异性激活SNc-CPu DA通路的促睡效应显著减弱,且小鼠的活动度显著增加,进一步提示SNc-CPu DA通路的促眠效应由D2R所介导。5)利用D2R-flox小鼠和Cre腺相关病毒表达载体,局部敲除CPu部位的D2R,发现:SNc-CPu DA通路激活后的促睡效应消失。进一步提示SNc-CPu DA通路通过D2R促进睡眠。以上研究结果,证实了BG中2条重要的DA能神经元通路对睡眠-觉醒的调控作用相反,SNc-CPu通路的 DA参与睡眠调控,而VTA-NAc通路中的DA促进觉醒。并支持了来自SNc的DA,通过作用于间接通路的D2R发挥促眠效应的假设。DA普遍被认为是促觉醒递质,DA调节睡眠新机制的阐明,对认识PD,HD等疾病的睡眠障碍机制及治疗具有重要意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

重大工程建设指挥部组织演化进程和研究评述:基于工程项目治理系统的视角

重大工程建设指挥部组织演化进程和研究评述:基于工程项目治理系统的视角

DOI:
发表时间:
2

2000-2016年三江源区植被生长季NDVI变化及其对气候因子的响应

2000-2016年三江源区植被生长季NDVI变化及其对气候因子的响应

DOI:10.6046/gtzyyg.2020.01.32
发表时间:2020
3

住区生物滞留设施土壤生境与种植策略研究

住区生物滞留设施土壤生境与种植策略研究

DOI:
发表时间:2021
4

人穷还是地穷?空间贫困陷阱的地统计学检验

人穷还是地穷?空间贫困陷阱的地统计学检验

DOI:10.11821/dlyj201810010
发表时间:2018
5

新型卫星降水产品在黄河源区的适用性分析——以SWAT模型为例

新型卫星降水产品在黄河源区的适用性分析——以SWAT模型为例

DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00024
发表时间:2021

邱梅红的其他基金

批准号:30400127
批准年份:2004
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171049
批准年份:2011
资助金额:55.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

黑质多巴胺能神经元在睡眠-觉醒调节中的作用及分子机制

批准号:81701305
批准年份:2017
负责人:尹豆
学科分类:H1002
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

多巴胺能觉醒通路对全身麻醉苏醒的调控作用及机制研究

批准号:81560237
批准年份:2015
负责人:张益
学科分类:H1011
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
3

臂旁核谷氨酸能神经元调控睡眠-觉醒周期的作用及神经环路机制

批准号:81401100
批准年份:2014
负责人:许奇
学科分类:H1002
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
4

吻内侧被盖核通过控制多巴胺系统调控睡眠觉醒的作用及机制

批准号:81571296
批准年份:2015
负责人:杨素荣
学科分类:H1002
资助金额:57.00
项目类别:面上项目