课题基金基金详情
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
结题报告
批准号:
81771430
项目类别:
面上项目
资助金额:
54.0 万元
负责人:
邱梅红
依托单位:
学科分类:
H1002.睡眠与睡眠障碍
结题年份:
2021
批准年份:
2017
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
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中文摘要
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。
英文摘要
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。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.34133/2021/2674692
发表时间:2021
期刊:Research (Washington, D.C.)
影响因子:--
作者:Bian T;Meng W;Qiu M;Zhong Z;Lin Z;Zou J;Wang Y;Huang X;Xu L;Yuan T;Huang Z;Niu L;Meng L;Zheng H
通讯作者:Zheng H
Nigrostriatal and mesolimbic control of sleep-wake behavior in rat
黑质纹状体和中脑边缘对大鼠睡眠-觉醒行为的控制
DOI:10.1007/s00429-019-01921-w
发表时间:2019-09-01
期刊:BRAIN STRUCTURE & FUNCTION
影响因子:3.1
作者:Qiu, Mei-Hong;Zhong, Zhi-Gang;Lu, Jun
通讯作者:Lu, Jun
REM睡眠肌张力弛缓神经环路及REM睡眠行为障碍机制研究
  • 批准号:
    81971239
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    邱梅红
  • 依托单位:
伏隔核睡眠-觉醒调节机制
  • 批准号:
    31171049
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    邱梅红
  • 依托单位:
VEGF诱导的Kv1.2酪氨酸磷酸化在其缺血神经保护效应中的作用及其机制研究
  • 批准号:
    30400127
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    邱梅红
  • 依托单位:
国内基金
海外基金