發(fā)布日期：2018-12-27
近日，復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院黃志力課題組與日本北海道大學(xué)本間Sato、木亮介團(tuán)隊在《美國科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,PNAS）雜志在線發(fā)表了題為“下丘腦室旁核和室旁下核鈣信號的次晝夜生物節(jié)律”（Ultradian Calcium Rhythms in the Paraventricular Nucleus and Subparaventricular Zone in the Hypothalamus）的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)了下丘腦室旁核和室旁下核存在次晝夜生物節(jié)律，揭示了次晝夜節(jié)律的產(chǎn)生位點(diǎn)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制。
無論植物還是動物，都有其自己的生物節(jié)律，最常見的是周期為24小時的晝夜節(jié)律，人類的睡眠-覺醒周期符合典型的生物節(jié)律。然而，哺乳動物在有些行為與功能上則表現(xiàn)出周期短于24小時的節(jié)律，即次晝夜節(jié)律例如人類下丘腦內(nèi)激素分泌和體溫調(diào)節(jié)，夜間睡眠的REM-非REM循環(huán)等等。由于次晝夜節(jié)律和晝夜節(jié)律經(jīng)常伴隨在一起，使次晝夜節(jié)律的研究非常困難。因此，揭示次晝夜節(jié)律的發(fā)生機(jī)制是重要且頗具難度的科學(xué)問題。
為探索次晝夜節(jié)律的具體發(fā)生機(jī)制，該研究組在新生4-6天小鼠的腦切片上表達(dá)鈣離子指示劑GCaMP6s蛋白，該蛋白能夠被激發(fā)產(chǎn)生熒光并隨細(xì)胞內(nèi)鈣離子的動態(tài)變化而發(fā)生強(qiáng)度變化，通過檢測鈣信號的強(qiáng)弱程度反映神經(jīng)元的活動度。利用實時熒光成像技術(shù)（Time-lapse imaging）連續(xù)一周以上監(jiān)測離體腦片中神經(jīng)元鈣離子濃度的變化，發(fā)現(xiàn)在下丘腦室旁核（PVN）、室旁下核（SPZ）區(qū)域和一部分視交叉上核（SCN）區(qū)域，存在周期為0.5～4小時的次晝夜節(jié)律。這種次晝夜節(jié)律從SPZ-PVN區(qū)域產(chǎn)生，次晝夜節(jié)律信號可以反饋到晝夜節(jié)律中樞SCN。此外，該項目組還通過藥理學(xué)的手段，發(fā)現(xiàn)了谷氨酸能系統(tǒng)也參與到了次晝夜節(jié)律的形成，而鈉離子通道阻斷劑TTX敏感的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則參與次晝夜鈣節(jié)律的同步化。
該研究的結(jié)果對理解動物睡眠周期、體溫調(diào)節(jié)和激素分泌等行為或功能的次晝夜節(jié)律具有重要作用，可能為針對生物節(jié)律異常和睡眠障礙提供潛在的治療方法。
來源：科技部
