郭伟翔研究组揭示成体海马神经发生昼夜节律变化的神经环路调控机制

发布时间:2024-02-28

研究证实在哺乳动物脑内存在神经干细胞(Neural Stem Cells, NSCs),这些细胞在一定的条件下会产生新的神经元,称为神经发生。海马齿状回(Dentate Gyrus,DG)的神经发生具有持续终生的特点,其新生的神经元参与神经环路的重建,以及参与包括学习记忆在内的许多高级神经功能活动。海马DG处于静止状态的NSCs被激活后,可通过对称或不对称分裂产生新的干细胞或中间前体细胞,最后产生新的神经元或胶质细胞。近年来有文献报道脑内的神经发生与昼夜节律有关,且NSCs的激活呈现昼少夜多的现象,但其具体环路调控机制尚不明确。郭伟翔研究组的最新研究有望解答这个问题。

本研究对调控成体海马NSCs昼夜节律现象的环路进行了探索。目前被广泛研究的光调节觉醒环路是:视网膜→视交叉上核(Suprachiasmatic Nucleus,SCN)→下丘脑背内侧(Dorsomedial Hypothalamic,DMH)→蓝斑核(Locus Coeruleus,LC)通路。通过多个环路示踪实验,发现觉醒环路中LC可以直接投射到海马DG,并进一步证实是去甲肾上腺素(Norepinephrine,NE)能神经元。通过化学遗传学和钙成像等技术发现,LC-NE神经元以昼夜节律活动的方式调控成体海马神经发生,其机制是NE作用于干细胞膜受体ADRB3调控BMAL1的转录抑制而促进NSCs的增殖。本研究有助于解释神经精神类疾病患者生理节律紊乱后的致病机制,或为治疗这些疾病提供理论基础。

该研究在分子发育生物学国家重点实验室郭伟翔实验室完成。于2024年2月发表在Proceedings of the National Academy of Sciences杂志。刘强博士为论文的第一作者,郭伟翔研究员为通讯作者。本研究得到科技创新2030-“脑科学与类脑研究”和国家自然科学基金的支持。



附件下载: