下丘脑Hypocretin神经肽在大鼠缰核对睡眠-觉醒调节中的作用

目的：研究下丘脑Hypocretin神经肽在缰核(Hb)对睡眠-觉醒调节中的作用,为探讨Hb在睡眠-觉醒调节中的作用提供理论依据。方法：成年雄性Wistar大鼠20只,随机分为实验组(n=10)和对照组（n=10）,实验组灌胃给予催眠药唑吡坦5 mg•kg^-1,对照组给予等量生理盐水,待唑吡坦药效达峰值时,将大鼠断头处死,取出Hb组织,提取总RNA,采用逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测Hb中HcrtR2 mRNA的表达水平。另取大鼠(n=5)单侧Hb微量注射霍乱毒素b亚单位(CTb）,采用CTb逆行追踪法观察下丘脑内是否有免疫阳性神经元存在。结果：经RT-PCR检测,实验组和对照组Hb中HcrtR2 mRNA的表达水平（相对平均灰度值分别为0.13±0.03和0.26±0.04）比较差异有显著性（P<0.05）。免疫组织化学染色显示,在大鼠下丘脑外侧区(LHA)、外侧视前区（LPO）和弓状核（ARC）都可见CTb标记免疫阳性神经元。结论：下丘脑Hypocretin神经肽及其受体参与Hb对睡眠-觉醒调节的作用,且Hb接受下丘脑内睡眠相关结构LHA、LPO、ARC的纤维投射。     

Orexin与睡眠-觉醒调节

Orexin是下丘脑外侧Orexin神经元合成和分泌的神经肽,包括Orexin A和Orexin B。Orexin神经元发出兴奋性投射至除小脑之外的整个中枢神经系统,尤其以高密度投射到下丘脑和脑干的单胺能神经元以及胆碱能神经元,激活两种G蛋白偶联细胞表面受体Orexin 1受体和Orexin 2受体,参与睡眠-觉醒调节。Orexin系统受损可以引起人和动物出现发作性睡病。本文综述了近几年Orexin调节睡眠-觉醒的研究进展,以及Orexin受体靶点药物在治疗睡眠障碍方面的应用。     

Orexin在睡眠-觉醒中的作用机制

Orexins是一组神经肽,分为orexin A、orexin B（OXA、OXB）2种,它们来源于同一前体。Orexins主要由下丘脑外侧区一组特定的神经元产生,通过其神经纤维的直接投射或释放入脑脊髓液作用于靶位点,激活2种G蛋白耦联的细胞表面受体OX1R、OX2R,参与了许多生理活动的调节。其中除了调控摄食行为外,在睡眠-觉醒方面也起着重要的作用。为此,对Orexin在睡眠—觉醒的作用机制作一综述。     

Orexin功能的研究进展

Orexin是由外侧下丘脑神经元产生的一对兴奋性神经肽的合称。近年研究发现,Orexins作用范围广泛,不仅可促进食欲、增强能量代谢,还可影响摄食、能量平衡,睡眠/觉醒、呼吸、脑部创伤的并发症、学习与记忆、食物与药物成瘾、应激、胃肠道功能等,其中尤其在摄食、睡眠/觉醒、学习与记忆方面的作用研究得较多。已有针对Orexin系统的药物研制进入临床阶段。     

谷氨酸在睡眠和觉醒中的作用研究进展

谷氨酸作为一种兴奋性的神经递质,参与睡眠和觉醒的发生及维持。本文综述了谷氨酸在睡眠和觉醒中的作用,尤其是脑干、外侧下丘脑和基底前脑的谷氨酸在睡眠觉醒中的作用。其中脑干的谷氨酸能既调节清醒时脑活动和肌张力的维持,又调节快速动眼睡眠时相的脑电并引起肌无力;外侧下丘脑的谷氨酸通过激活食欲素神经元,参与外侧下丘脑的唤醒系统;基底前脑的谷氨酸参与脑电去同步化并引起睡眠的减少;而大脑皮层的谷氨酸能神经元不但是觉醒系统的最终作用靶点,而且它本身也可以参与觉醒的调节。同时,谷氨酸能神经元通过与其他类型的神经元的相互作用来调控睡眠觉醒的各个阶段,在脑内组成了一个复杂的睡眠觉醒调节网络,因此不同睡眠觉醒时相的转变,可能存在不同的神经环路机制。文中着重探讨了谷氨酸参与的睡眠觉醒时相转换的神经环路及可能的机制。     

小脑顶核-下丘脑神经纤维投射的形态学观察

目的:揭示小脑顶核与下丘脑之间的神经纤维联系。方法:用生物素化葡聚糖胺(biotinylated dextranamine,BDA)顺行追踪小脑顶核神经元投射至下丘脑的路径和终止部位。电毁损小脑上脚交叉中顶核投射至下丘脑的神经纤维,然后再用生物素化葡聚糖胺(BDA)顺行追踪观察小脑顶核-下丘脑之间神经元投射。结果:小脑顶核注射BDA后第8d,在用3,3-二氨基联苯胺(DAB)和Nissl染色的脑切片上,观察到顶核神经元发出的神经纤维在小脑上脚中行走,并经小脑上脚交叉后主要到达对侧下丘脑外侧区。电毁损小脑上脚交叉处顶核投射至下丘脑的神经纤维再用生物素化葡聚糖胺(3,3'-diaminobenzidin,BDA)顺行追踪观察小脑顶核-下丘脑之间神经元投射后第8d,从小脑顶核发出的BDA阳性神经纤维在小脑上脚交叉处终止,在之后的两侧小脑上脚内均未发现走行的神经纤维,在下丘脑外侧区、后区及室旁核等区域也未见到明显的BDA阳性神经纤维。结论:小脑顶核神经元的轴突可直接投射至下丘脑,主要是下丘脑外侧区,这可能成为小脑影响机体其他功能的途径。     

神经肽S激活下丘脑靶神经元的分布

目的推测新鉴定的神经肽S(NPS)经其受体激活下丘脑神经元参与下丘脑生理调节,运用神经功能活动形态定位法确定NPS在下丘脑靶神经元的分布。方法注射NPS(1 nmol,n=6)和生理盐水(n=6),c-fos免疫组化学分别标记大鼠中枢fos免疫反应神经元在下丘脑的分布,并统计分析fos免疫反应神经元数量在各核的变化。结果与生理盐水比较,NPS增加fos免疫反应神经元,数量分别为下丘脑视交叉上核322%,室旁核108%,背内侧核274%,腹内侧核126%,弓状核267%,穹窿周核520%,结节乳头体腹侧核641%,背侧核586%,外侧区378%(P<0.0001)。结论 NPS激活下丘脑上述靶神经元,可能与下丘脑睡眠觉醒周期、情绪、饮食、昼夜节律、温度和神经内分泌的调节功能有关。     

神经肽S对睡眠觉醒的调节

新发现神经肽S (NPS)及其受体(NPSR)构成一新的内源性神经调节系统,NPS-NPSR系统被认为是中枢新的觉醒系统参与睡眠觉醒周期的生理与病理过程.近期研究证明侧脑室注射NPS引起大鼠脑电高频(14.5～60 Hz)活动增强为特征的觉醒时间增加,同时抑制脑电δ波和θ波为特征的慢波睡眠(SWS)和异相睡眠或称为快动眼睡眠(PS/REMS);NPSR拮抗剂[D-Cys(tBu)5] NPS引起大鼠觉醒减少,SWS增加,而不影响PS/REMS. NPSR rs324981单核苷酸多态性和Asn/Ile 107 NPSR多态性与人类的生理性睡眠调节密切相关.机制研究揭示下丘脑结节乳头体核(TMN)91.5％组胺能神经元表达NPSR,TMN注射0.1 nmoL NPS引起大鼠觉醒时间,比侧脑室注射1nmoL NPS引起大鼠觉醒时间显著延长,该作用可分别被NPSR、组胺受体H1R和组胺受体H2R拮抗剂所拮抗,提示NPS神经元投射TMN经NPSR介导激活组胺能神经元是NPS-NPSR调节睡眠觉醒的重要通路.另外,证据表明NPS抗焦虑与抑郁引起睡眠紊乱.为此,揭示NPS能神经元投射途径、作用靶点与突触后神经元作用模式,发现NPSR高效激动剂及拮抗剂将成为今后工作重点.     

延髓头端腹外侧区在躯体传入冲动调整心血管功能中的作用

延髓头端腹外侧区(rVLM)神经元含多种递质或调质,有整合循环、呼吸、躯体传入、运动、内分泌等多种功能,在维持血压与交感紧张性中有重要作用。我们的研究也证实,该区神经元与下丘脑、脑干其他核团间有广泛联系,接受下丘脑与中脑防御反应区的聚合投射,并有紧张性放电。该区神经元不少与交感放电或血压相关,接受压力与化学感受性传入冲动。用甘氨酸或电凝损毁该区,可使血压下降至脊动物水平。用兴奋性氨基酸高半胱氨酸(DLH)微量注入rVLM所引起     

外侧下丘脑orexin能神经元区微注射腺苷对大鼠睡眠-觉醒周期的影响

目的探讨外侧下丘脑orexin能神经元区微注射腺苷对SD大鼠睡眠-觉醒周期的影响。方法选用成年雄性SD大鼠14只,按3种不同的给药模式在外侧下丘脑orexin能神经元区分别微注射1、10、20 nmol/μl腺苷,以人工脑脊液为自身对照,然后采用脑电机同步记录大鼠的脑电和肌电活动,观察外侧下丘脑区微注射腺苷后大鼠睡眠-觉醒周期的变化。结果与人工脑脊液自身对照相比,在大鼠外侧下丘脑分别微注射1、10 nmol/μl和20 nmol/μl腺苷后的3 h内,大鼠觉醒时间明显减少到人工脑脊液自身对照的84%、62%和60%,并且大鼠睡眠时间均有不同程度的延长(P<0.05)。在微注射20 nmol/μl腺苷后,大鼠觉醒时间持续减少了3 h,并且与微注射1、10 nmol/μl腺苷后相比,其觉醒时间的减少和NREM/REM睡眠时间的增加也最明显。结论在外侧下丘脑orexin能神经元区微注射腺苷促进大鼠睡眠。     

促食素对能量平衡代谢的调节作用

促食素(orexin),也称作下丘脑分泌素(hypocretin),是一种在下丘脑外侧区表达的神经肽。促食素能神经纤维终端在大脑内投射广泛,其受体在脑内也广泛分布。促食素信号涉及到多种生理过程的整合,如觉醒、摄食、自主活动、奖赏寻求以及自主神经功能控制等。促食素能神经通过对多种生理活动的调节而参与机体的能量代谢。本文基于促食素生理功能及其兴奋调节的研究进展,探讨了促食素能神经在能量代谢平衡中的调节作用。促食素受血糖、饥饿素及瘦素的调节,饥饿时血糖的降低及饥饿素的升高,或者消瘦时瘦素水平的降低均能提高促食素神经元的兴奋性,进而促进觉醒、自主活动及摄食动机。同时促食素通过交感神经升高血压、提高心率及葡萄糖的利用等为获取食物的行为做准备,另一方面还通过迷走神经促进胃酸分泌和胃运动为消化食物做好准备。进食后受血糖升高及活动期伴随能量消耗而积累的腺苷等信号的影响,促食素神经元兴奋性下降,促食素分泌减少,个体表现出意欲低下、少动及睡眠发生以利于节约及储存能量。可见,促食素功能系统为机体整合了合理的能量摄取和利用机制,为生命活动维持必要的能量代谢平衡。      

睡眠-觉醒的神经调节机制

睡眠-觉醒是一个涉及多系统、多中枢的生理过程，具有复杂的神经调节机制。促进觉醒的系统大部分起源于一系列明确的细胞群，并且这些细胞群与各自明确的神经递质相关联。促进睡眠的系统主要与大脑中抑制性神经递质γ氨基丁酸（GABA）有关，脑中不同部位的GABA神经元共同起到了促进睡眠的作用。为了更好地理解睡眠 觉醒的神经调节机制以及为新药的开发提供线索，本文对促进觉醒的系统和促进睡眠的系统的功能及其有关的神经递质进行了系统描述。     

大鼠中缝背核和束旁核纤维联系特性的电生理学分析

应用逆向激活碰撞技术并结合神经元电生理学特征分析,发现中缝背核有纤维直接投射到丘脑束旁核,且这些中缝-丘脑单位中约40%是5-羟色胺能神经元;束旁核对中缝背核活动也存在影响。讨论了两核团间联系性质及其在痛信号传递及调制中的意义。     

家兔蓝斑和臂旁核神经元向前脑和小脑的分枝投射

本文采用4种荧光素研了家兔蓝斑和臂旁核神经元向前脑和小脑分叉轴突侧枝投射,并结合荧光组化法(Faglu-sucrose法)确定其递质性质。首次报道家兔蓝斑和臂旁核神经元分枝投射到下丘脑外侧区、视前区和小脑ⅥⅦ小叶。这些分枝投射的蓝斑神经元大部分为儿茶酚胺能的。该两核的神经元还分枝投射到杏仁中央核和小脑皮质,其神经元小部分是儿茶酚胺能的。此外还证实蓝斑和臂旁核分枝投射到丘脑腹侧核、网状核和小脑皮质。蓝斑神经元分枝投射到腹侧海马和小脑皮质,颞叶皮质和小脑皮质。     

迷走神经背核至中枢及周围部的分支投射-荧光素双标记法研究

本文利用荧光素双标记法研究了迷走神经背核至中枢及周围部的分支投射。将荧光素Fast Blue(FB)和Nuclear Yellow(NY)分别注入左侧颈段迷走神经干和同侧颈、胸、腰或骶尾段脊髓。结果在同侧迷走神经背核可见到大量的FB标记细胞,极少NY标记细胞和少量FB-NY双标记细胞。提示:迷走神经背核有双重投射,即至中枢及周围部的投射。这种双重投射可分别来自述走神经背核的不同神经元的分支投射或来自同一神经元的侧支投射。     

The Lateral Habenula Circuitry and Withdrawal/ Negative Affect of Alcohol

Alcohol is a psychoactive substance with dependence-producing properties. The harmful use of alcohol causes a large social and economic burden in societies. In 2012, about 3.3 million deaths, or 5.9% of all global deaths, were attributable to alcohol consumption. Our incomplete understanding of mechanisms underlying aversion and negative affect associated with alcohol addiction impedes finding new treatment strategies.
Repeated cycles of excessive alcohol drinking and withdrawal often result in a serious aberrant behavior disorder, inclusive of elevated anxiety level, increased pain sensitivity, and response to stress. This negative affective state is believed to play a critical role in the development of alcohol dependence and relapse. However, the underlying neuronal bases have not been well explored. A goal of my laboratory is to identify mechanisms underlying alcohol addiction, particularly the brain regions, circuits and synaptic targets responsible for the aversive consequences of alcohol withdrawal. We and others have shown that the Lateral Habenula (LHb) is a key brain structure that responds to various aversive signals, including those triggered by alcohol use. Research carried out in my lab has focused on exploring the role of LHb in alcohol dependence and its related repercussions. We made key discoveries regarding the effects of alcohol on the LHb, providing evidence for significantly increased activity and glutamatergic transmission in the LHb neurons in brain slices of alcohol-withdrawn rats, which is accompanied by significantly increased anxiety levels, pain sensitivity, and depressive-like behaviors. Importantly, these aberrant behaviors were diminished by suppression of activity or glutamatergic transmission in the LHb. Current work in my lab is to identify the role of synaptic inputs, particularly glutamatergic, to the LHb in the chronic alcohol drinking and withdrawal-induced neuronal and behavioral changes. The LHb receives significant synaptic inputs from the Globus Pallidus (GPh), and Lateral Hypothalamus (LH), among other brain regions. I will present some evidence supporting the hypothesis that the negative affective state in alcohol-withdrawn animals is associated with circuit-specific alterations in the glutamatergic projections to the LHb. I will present evidence supporting the working hypothesis that hyper-glutamatergic state in the LHb of alcohol-withdrawn animals is associated with alterations in projections to the LHb. Using selective gene-based glutamatergic tract-tracing methods and quantitative ex-vivo slice recording, we will determine if the characteristic changes in LHb neurons during alcohol withdrawal are activated by candidate brain regions (e.g., GPh, LH) in a circuit-specific manner. I will also report data supporting the working hypothesis that voluntary alcohol consumption and alcohol-related aberrant behaviors are regulated by the inputs to the LHb, and that specific inputs may have unique contributions to specific aspects of these behaviors. We will use a dual-virus tract labeling strategy and chemogenetic approach to determine if modulation of specific glutamatergic afferents to LHb affects specific aspects of alcohol consumption and/or other aberrant behaviors in alcohol-withdrawn animals.
Given the growing evidence of the role of LHb in addictive behaviors, ultimately, the results of our work have the potential to improve the treatment of not only alcohol use disorder but also other addictive disorders.     

大鼠下丘脑室旁核的传出投射：PHA—L研究

下丘脑室旁核(PVN)的传出投射在24只Wistar大鼠用PHA-L免疫组化顺行追踪的方法予以研究。PVN对隔区、斜角带、杏仁体、视前区、下丘脑前区、下丘脑许多部位、丘脑中线若干核团和盖前区等基底前脑结构;对中脑中央灰质和艾魏核、脑干网状结构和中缝核、兰斑臂旁区、孤束迷走复合体、疑核和疑核周区、延髓腹侧区等脑干结构,对脊髓外侧颈核、外侧脊核、胸腰骶节中间外侧柱及中央管周围区域等部位有广泛的投射。其中对正中隆起和漏斗柄,脑干和脊髓的自主神经节前神经元区,脑干调节自主活动的中枢以及儿茶酚胺能神经细胞群所在区域有特别丰富的投射。本文就PVN的传出投射进行了讨论。认为PVN是心血管活动中枢调节的重要部位,同时认为PVN的作用不是单系统单方面的,它在下丘脑对自主活动的中枢调节中似乎占据一个关键性的位置。     

微电泳荷包牡丹碱对联合皮层抑制C类纤维传入诱发皮层单位放电的影响

电刺激大脑皮层前外侧回联合(ALA)对隐神经C类纤维传入诱发的体感皮层单位放电(C-CED)有明显的抑制作用,能使C-CED的积分值显著减小,提示大脑皮层联合区可能对C-CED有调制作用;在体感皮层内微电泳γ-氨基丁酸(GABA)能使C-CED明显减小,积分值衰减,呈剂量效应依赖关系,表明GABA能直接抑制体感皮层内对C类纤维传入反应的神经元,提示这些神经元可能有GABA受体存在;微电泳GABA受体阻断剂荷包牡丹碱(BCL)能使ALA对C-CED的抑制作用显著地减弱,进一步提示电刺激ALA可能引起脑内释放GABA,直接作用体感皮层内对C类纤维传入发生反应的神经元,对C-CED产生抑制作用。     

基于模型的耳蜗核神经元反应类型随着刺激强度的变化

目的耳蜗核神经元响应短纯音刺激的反应类型主要有类初级反应型、梳状型和给声开始型。我们建立的兴奋性模型可
以仿真出耳蜗核神经元的反应类型,本文在此基础上研究兴奋性输入强度对耳蜗核反应类型的影响,并推测生理情况下抑制性
输入在神经元响应中的作用。方法在Matlab平台上构造基于积分-放电模型的兴奋性模型,改变其输入强度,多次重复刺激
后用OriginPro 7.5数据分析软件获得其刺激后时间直方图,观察神经元的反应类型是否随刺激强度发生改变。结果仿真发
现随着兴奋性输入强度的增加,初级反应型只增加放电数,梳状型和给声开始型还出现向初级反应型转变的结果,而生理条件
下很少观察到耳蜗核神经元随着刺激强度的变化而改变其反应类型。结论基于仿真结果和生理实验的比较,推测耳蜗核神经
元接收到的不是单一的兴奋性输入,抑制性输入对神经元响应声音刺激时将膜电位稳定到一定范围起着重要作用,这种多种输
入整合的共同作用最终决定神经元的反应类型和响应特性。