? ? ? ?應(yīng)激是每個(gè)個(gè)體與外部世界溝通交互時(shí)，遇到意外環(huán)境變化后不可避免的生理反應(yīng)。既往研究表明，急性應(yīng)激刺激可以激活下丘腦-垂體-腎上腺軸提升糖皮質(zhì)激素水平，使得機(jī)體迅速響應(yīng)外部因素刺激。然而，在嚴(yán)重的應(yīng)激刺激下，持續(xù)升高的糖皮質(zhì)激素可能加重應(yīng)激反應(yīng)從而引發(fā)焦慮、抑郁、神經(jīng)內(nèi)分泌功能紊亂等一系列軀體和精神癥狀。壓力應(yīng)激往往也可導(dǎo)致睡眠結(jié)構(gòu)改變，睡眠作為一種公認(rèn)的恢復(fù)性生理過程，可能對(duì)緩解壓力應(yīng)激狀態(tài)具有潛在意義。
? ? ? ?北京時(shí)間2022年7月1日，空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院董海龍教授課題組和英國(guó)倫敦帝國(guó)學(xué)院William Wisden & Nicolas P. Franks課題組聯(lián)合在《Science》雜志在線發(fā)表Article“A specific circuit in the midbrain detects stress and induces restorative sleep”，揭示了社交挫敗應(yīng)激后的睡眠在加速機(jī)體撤離應(yīng)激狀態(tài)中的重要作用，描繪了由中腦腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA區(qū)）引發(fā)恢復(fù)性睡眠的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，并深入闡明該系統(tǒng)經(jīng)睡眠調(diào)控緩解壓力后異常焦慮的重要過程。
圖1. 中腦腹側(cè)被蓋核區(qū)（VTA）SST陽性GABA能神經(jīng)元感知社交應(yīng)激壓力并誘發(fā)恢復(fù)性睡眠，緩解壓力應(yīng)激所引起的焦慮等負(fù)面情緒，改善機(jī)體功能
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? ? ? ?在該研究中，研究人員應(yīng)用一種急性的社交挫敗應(yīng)激（Social defeat stress，SDS）可以很好地模擬常見的社會(huì)心理學(xué)壓力。研究發(fā)現(xiàn)1小時(shí)的間斷SDS刺激可以使小鼠在隨后的5小時(shí)內(nèi)非快動(dòng)眼睡眠（NREM）潛伏期縮短，而NREM及快動(dòng)眼睡眠（REM）總時(shí)間顯著延長(zhǎng)。這種睡眠時(shí)間的延長(zhǎng)可以改善SDS誘發(fā)的焦慮樣行為，并降低應(yīng)激導(dǎo)致的腎上腺皮質(zhì)激素水平升高，具有重要的機(jī)體保護(hù)作用。
圖2. 化學(xué)遺傳學(xué)方法抑制社交挫敗應(yīng)激特異性激活的VTA區(qū)GABA能神經(jīng)元，阻礙壓力應(yīng)激后恢復(fù)性睡眠的產(chǎn)生
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? ? ? ?為闡明應(yīng)激后恢復(fù)性睡眠產(chǎn)生的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制，研究人員關(guān)注了在應(yīng)激響應(yīng)以及睡眠-覺醒調(diào)控中均具有重要作用的腦區(qū)——中腦腹側(cè)被蓋區(qū)（Ventral Tegmental Area，VTA）。進(jìn)一步應(yīng)用單細(xì)胞RNA-seq技術(shù)識(shí)別急性應(yīng)激刺激后活性持續(xù)增加的VTA區(qū)生長(zhǎng)抑素（Somatostatin，SST）陽性的GABA能神經(jīng)元，并聯(lián)合應(yīng)用一種TetTag-DREADDs活性依賴的轉(zhuǎn)基因標(biāo)記體系及遺傳學(xué)調(diào)控策略，驗(yàn)證應(yīng)激激活的VTA區(qū)GABA能神經(jīng)元可以顯著縮短睡眠潛伏期，延長(zhǎng)睡眠時(shí)間，特異性抑制這群神經(jīng)元可使得SDS后的恢復(fù)性睡眠減少。
圖3. Tattag-DREADDs及單神經(jīng)元RNAseq技術(shù)證實(shí)社交挫敗特異性激活的神經(jīng)元亞型為SST陽性神經(jīng)元
? ? ? ?神經(jīng)束路示蹤技術(shù)顯示，VTA區(qū)響應(yīng)社交挫敗應(yīng)激的神經(jīng)元接受來自外側(cè)視前區(qū)（LPO）、下丘腦室旁核（PVH）以及導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)（PAG）的神經(jīng)投射，并投射到外側(cè)下丘腦（LH）以及PVH，提示以VTA區(qū)GABA能神經(jīng)元為中心的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)激后恢復(fù)性睡眠中的調(diào)控作用。特異性激活負(fù)責(zé)應(yīng)激響應(yīng)的VTA區(qū)SST神經(jīng)元及其向下游腦區(qū)外側(cè)下丘腦（Lateral Hypothalamus，LH）的神經(jīng)投射，可以顯著促進(jìn)睡眠，而特異性敲除該群神經(jīng)元?jiǎng)t消除其恢復(fù)性睡眠功能，以上發(fā)現(xiàn)證實(shí)了VTA區(qū)SST神經(jīng)元至LH區(qū)的神經(jīng)環(huán)路介導(dǎo)了社交挫敗應(yīng)激后的恢復(fù)性睡眠的產(chǎn)生。
圖4. 壓力應(yīng)激后恢復(fù)性睡眠產(chǎn)生的上下游環(huán)路投射基礎(chǔ)
? ? ? ?為明確恢復(fù)性睡眠發(fā)揮保護(hù)性作用的機(jī)制，研究人員利用束路追蹤技術(shù)尋找到VTA區(qū)SST神經(jīng)元的另一個(gè)下游投射腦區(qū)——下丘腦室旁區(qū)（PVH）。PVH區(qū)神經(jīng)元既往被認(rèn)為通過釋放促皮質(zhì)激素釋放因子（CRF）參與應(yīng)激應(yīng)答，提示VTA區(qū)SST神經(jīng)元可能通過調(diào)控PVH的CRF能系統(tǒng)從而具備調(diào)控機(jī)體皮質(zhì)酮水平的潛能。因此，研究者利用新型基因編碼的CRF熒光探針（GRAB CRF1.0）發(fā)現(xiàn)并證實(shí)激活VTA區(qū)SST神經(jīng)元可以顯著降低社交挫敗應(yīng)激引起的腦內(nèi)CRF含量升高，而敲除VTA區(qū)SST神經(jīng)元顯著破壞了恢復(fù)性睡眠降低皮質(zhì)酮水平的作用。上述結(jié)果證實(shí)了VTA區(qū)SST陽性GABA神經(jīng)元主導(dǎo)了社交挫敗應(yīng)激后恢復(fù)性睡眠的產(chǎn)生，恢復(fù)性睡眠有助于緩解焦慮，降低機(jī)體皮質(zhì)酮水平。
圖5. VTA區(qū)SST陽性神經(jīng)元特異性抑制PVH區(qū)CRF釋放水平，激活該神經(jīng)元逆轉(zhuǎn)機(jī)體應(yīng)激后升高的糖皮質(zhì)激素含量
? ? ? ?綜上所述，本研究提出了一個(gè)急性應(yīng)激激活恢復(fù)性睡眠實(shí)現(xiàn)機(jī)體自我保護(hù)，從而改善應(yīng)激后降低皮質(zhì)酮水平并緩解焦慮的全新神經(jīng)環(huán)路模型，并在研究中確立了中腦VTA區(qū)GABA能神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)在應(yīng)激后腦生理穩(wěn)態(tài)重建過程中的核心地位。本研究擴(kuò)展了應(yīng)激后的睡眠結(jié)構(gòu)在機(jī)體內(nèi)源性保護(hù)進(jìn)程中的重要作用，也為未來開發(fā)針對(duì)焦慮、抑郁、PTSD（創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙）等情感障礙的治療方案提供新的方向。
? ? ? ?特別感謝本研究中由北京大學(xué)李毓龍教授及王歡博士提供的CRF熒光分子探針，幫助課題組實(shí)現(xiàn)對(duì)腦內(nèi)CRF釋放水平波動(dòng)的高時(shí)空分辨率觀測(cè)。
? ? ? ?空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院（西京醫(yī)院）麻醉與圍術(shù)期醫(yī)學(xué)科董海龍教授、倫敦帝國(guó)學(xué)院William Wisden教授、Nicolas P. Franks教授、喻曉研究員為該論文的共同通訊作者。喻曉研究員與空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院趙廣超主治醫(yī)師為該文共同第一作者。
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