垂体腺苷酸环化酶激活肽在光-ipRGCs-VIP介导的光授时信号传导通路中的作用及机制研究

The change of light and dark of external environment is one of the crucial factors that affect the circadian rhythm of organisms. The foremost light inputs to suprachiasmatic nucleus (SCN), the master center of mammalian circadian rhythm, are originated from the intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs). It has been reported that ipRGCs directly innervate SCN neurons expressing vasoactive intestinal polypeptide（VIP）through retinohypothalamic tract (RHT). Our previous electrophysiological data shows that about 80%VIP neurons are activated when terminals of ipRGCs were stimulated, furthermore, PACAP antagonist significantly inhibited the projection strength of ipRGCs-SCN synapses during daytime. However, the specific transduction pathway activated by PACAP signaling in VIP neurons remains unclear. We hypothesize that PACAP may regulate the electrophysiological activities and the clock gene expression of VIP neurons in SCN. We plan to combine electrophysiology, molecular biology, pharmacology with behavioral experiments to reveal the function of PACAP in photoentrainment mediated by light-ipRGCs-VIP and the molecular mechanism of PACAP in the rhythmic oscillations of SCN neural networks.

外界光-暗环境的变化是影响生物体昼夜节律的重要因素之一，哺乳动物节律中枢视交叉上核（SCN）接收的光信号主要由视网膜自感光神经节细胞（ipRGCs）介导。已有研究显示ipRGCs将光信号通过视网膜下丘通路传递至SCN表达血管活性肠肽（VIP）神经元上，我们前期电生理数据也显示，ipRGCs被激活后VIP神经元突触后的响应率高达80%，此外，ipRGCs被激活后其末梢释放的垂体腺苷酸环化酶激活肽（PACAP）受体拮抗剂能显著抑制日间ipRGCs对SCN脑区的投射效力，我们推测PACAP可能参与调节SCN的VIP神经元的电活动，并参与调控它们内时钟基因的节律性表达，但具体作用信号途径和如何调节相关时钟基因的表达尚不清楚。本项目拟通过电生理、分子生物学、药理学和行为学相结合的方法，解析PACAP在光-ipRGCs-VIP介导的光信号传导通路中的作用及其参与SCN神经网络节律性振荡的作用机制。

光对哺乳动物的认知功能有着深远的影响。 光照条件的异常变化会导致生理和行为功能障碍，包括昼夜节律、学习和记忆障碍。 光通过视网膜自感光神经节细胞(ipRGCs)接收光信息，然后通过视网膜下丘脑束(RHT)广泛地投射到不同的靶向区域，而垂体腺苷酸环化酶激活蛋白(PACAP)和谷氨酸在其受到光信号刺激后由其末端共同释放。实验数据表明，PACAP在学习记忆的调节中发挥着重要作用且短周期光照条件，比如T7循环，可能会导致空间记忆障碍，然而，这种神经肽在短周期光照导致的记忆障碍中的作用仍不清楚。 本研究采用在体行为实验、免疫印迹、体外电生理记录和药物治疗相结合的方法，检测PACAP-PAC1信号通路在调节海马CA1区谷氨酸突触信号传递中的作用机制。