中缝背核中Ca2+和L-、T-及N-型钙通道对睡眠-觉醒的调控机制

Calcium and calcium channels play a crucial role in the regulation of sleep-wake behavior. Our previous studies indicated that calcium in dorsal raphe nucleus(DRN) takes part in both the pentobarbital induced sleep and nature sleep. The upscaling of calcium function in DRN could inhibit NREM sleep and REM sleep; while downscaling of calcium function could facilitate NREM sleep. However, it is still unknown that the effect and mechanism of calcium and calcium channels regulating sleep-wake behavior. From the view of the integral ethology, histology, neurochemistry and signal transduction path-way, this project uses EEG analysis combined with IHC, HPLC-ECL, Western-Blot and RT-PCR to investigate the mechanism of calcium and L-, T-, N-type calcium channels regulating sleep-wake in DRN. This research focusing on the regulation mechanism of sleep-wake behavior from an original perspective, will provide the theoretical bases and research methods for the development of more effective and safer drug to treat sleep disorder.

钙离子(Ca2+)与钙通道和在睡眠-觉醒行为调控中起重要作用。在前期研究工作中，我们发现中缝背核(DRN)中的Ca2+参与戊巴比妥钠睡眠及生理睡眠的调节，在DRN，Ca2+功能的上调会抑制非快眼动(NREM)睡眠和快眼动(REM)睡眠，而Ca2+功能的下调有利于NREM睡眠。但是，目前尚不清楚DRN的Ca2+与钙通道在睡眠-觉醒行为中的调控作用及其机制。本项目将采用脑电频谱睡眠时相分析技术、免疫组化实验技术、高效液相电化学检测技术、蛋白免疫印迹、实时定量荧光PCR等多种实验方法，从整体动物的行为学、组织学、神经化学、信号传导通路，深入探讨DRN的Ca2+及L型、T-型、N-型钙通道在睡眠-觉醒行为调控中的分子生物学机制。本研究将进一步深入了解睡眠-觉醒行为的调控机制，并为临床治疗睡眠障碍疾病提供新的思路和研究方法。

钙离子（Ca2+）与钙通道在睡眠-觉醒行为调控中起重要作用。前期研究中发现5-羟色胺（5-HT）系统中枢中缝背核（DRN）中的Ca2+参与戊巴比妥钠睡眠的调节。本课题结合脑电频谱睡眠时相分析技术和分子生物学实验技术，从整体动物的行为学、神经解剖学通路、神经化学、信号传导通路等多层次，深入探究基于DRN的Ca2+与L、T、N型钙通道的睡眠-觉醒调控机制。. 睡眠行为学研究表明，在大鼠DRN外源性给予的Ca2+具有促觉醒作用；L-型钙通道阻断剂具有促睡眠的作用；T-型钙通道阻断剂具有短暂、快速的促觉醒，抑制睡眠的作用；N型-钙通道阻断剂减少觉醒发生次数。上述研究结果提示，DRN的L-型、T-型、N-型钙通道在睡眠觉醒调控机制中起重要作用，并且不同的钙通道以不同的方式参与睡眠-觉醒时相的调控。. 神经解剖学通路研究表明，在大鼠DRN核团微量注射Ca2+，显著增加DRN核团的5-HT能神经元活性；显著增加蓝斑核（LC）的去甲肾上腺素（NA）能神经元、穹窿周核（Pef）的Orexin神经元和脑桥脚核（PPT）、背侧被盖核（LDT）的乙酰胆碱（Ach）能神经元的活性；并且显著抑制腹外侧视前区（VLPO）的GABA能促眠神经元的活性。. 神经化学研究表明，在大鼠DRN核团微量注射Ca2+，可以显著增加DRN的5-HT和5-强吲哚乙酸（5-HIAA）的含量；在内源性睡眠-觉醒相关脑区显著增加单胺能神经递质含量。在LC显著增加NA的含量；在脑桥脚核（PPT）显著增加5-HT、多巴（DOPA）、DOPAC的含量；在TMN显著增加DOPA、DOPAC的含量；在下丘脑显著增加NA、5-HT的含量。. 信号传导通路研究表明，在大鼠DRN核团微量注射Ca2+，显著增加蛋白激酶C（PKC）和钙调蛋白激酶II（CaMKII）的磷酸化水平。在DRN核团，预前给予PKC的抑制剂或CaMKII的抑制剂，显著拮抗Ca2+的促觉醒作用。. 综上所述，我们推测，在DRN，钙离子通过不同的钙离子通道进入5-HT能神经元，通过PKC和/或CaMKII介导的信号传导通路激活5-HT能神经元，继而在内源性睡眠-觉醒调节环路中上调5-HT的功能，最终促进觉醒，抑制睡眠。本研究从崭新的视角去探讨生理性睡眠的调控机制，为开发更有效、更安全的睡眠障碍药提供新方向。