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丹扬院士团队合作最新Science子刊

iNature

2025-12-17

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免疫激活诱导的睡眠增加在促进疾病恢复过程中起着至关重要的作用。然而，人们对疾病诱导睡眠背后的神经机制仍知之甚少。

2025年12月10日，深圳医学科学院姚园园和加州大学伯克利分校丹扬共同通讯在Science Advances在线发表题为“Brainstem circuit for sickness-induced sleep”的研究论文。该研究识别出一个起源于孤束核（NST）的脑干环路，该环路介导了疾病诱导的非快速眼动（NREM）睡眠。利用活性依赖性遗传标记技术，作者标记了被脂多糖（LPS）注射激活的NST神经元，并证明其化学遗传学激活能强烈促进NREM睡眠。这些NST神经元广泛投射至臂旁核（PB），而PB中被LPS激活的神经元同样能促进NREM睡眠。

通过使用生物传感器对多种促觉醒神经调质进行光纤光度记录，作者发现，无论是LPS注射还是直接激活NST或PB中的疾病相关神经元，均能显著降低由蓝斑神经元诱发的去甲肾上腺素释放。这些结果表明，疾病诱导的NREM睡眠部分是由一个调控神经调质信号传导的脑干环路所介导的。

睡眠是一种高度保守的先天行为，对健康与生存不可或缺。它支持多种认知与生理过程，包括记忆巩固、情绪处理、废物清除和代谢调节。睡眠还与免疫系统存在双向相互作用。睡眠缺失会导致免疫系统失调，并最终导致死亡。相反，在免疫挑战后，动物的睡眠时间会显著增加。这种睡眠的增加有助于在疾病或损伤期间促进功能恢复与生存。然而，免疫系统调控睡眠的具体机制尚不明确。

一系列由疾病诱导的行为改变，统称为疾病行为，可由细胞因子触发。细胞因子是调节免疫应答的关键信号分子。外周细胞因子信号可通过神经与体液途径抵达大脑。神经通路起始于迷走神经的感觉支，其投射至延髓背侧的孤束核（NST）。迷走神经切断术或可逆性抑制孤束核可强烈阻断疾病行为，表明该通路在介导免疫-大脑通讯中起关键作用。近期研究通过鉴定感知外周炎症的迷走感觉神经元亚群以及驱动疾病行为的孤束核神经元，为理解该通路如何调控疾病行为提供了重要见解。

NST疾病激活的神经元促进NREM睡眠（图片源自Science Advances ）

尽管这些研究阐明了疾病行为的一般神经传入途径，但介导特定症状（如睡眠增加）的下游通路仍不清楚。孤束核与调控从自主神经输出到动机行为等多种功能的大脑区域广泛连接，使其能够协调疾病状态下的多种生理与行为反应。本研究旨在探索外周免疫激活时，从孤束核驱动睡眠的神经通路。通过使用活动依赖性遗传标记与化学遗传学操控，作者发现，疾病激活的孤束核神经元及其投射靶点——臂旁核（PB）——能够在无炎症的情况下促进非快速眼动（NREM）睡眠。利用多种促觉醒神经调质的基因编码荧光GPCR激活（GRAB）传感器，作者观察到，外周炎症或直接激活孤束核或臂旁核的疾病神经元可显著减少蓝斑（LC）诱发的去甲肾上腺素（NE）释放。这些结果表明，疾病诱导的非快速眼动睡眠可能部分由一条调节神经调质信号传递的脑干环路所介导。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady0245

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