發(fā)表平臺(tái)：CellResearch（2024）

　　發(fā)表時(shí)間：2024年2月

　　DOI：10.1038/s41422-023-00920-1

　　通訊作者：陳江帆（chenjf555@gmail.com）、瞿佳（jia.qu@163.com）等

　　摘要

　　節(jié)律性40Hz光閃爍作為一種非侵入性神經(jīng)調(diào)控策略，已顯示出緩解神經(jīng)精神疾病的潛力，但其神經(jīng)化學(xué)機(jī)制尚未明確。本研究發(fā)現(xiàn)，40Hz光閃爍（4000lux，30分鐘）可誘導(dǎo)小鼠初級(jí)視覺皮層（V1）及其他腦區(qū)細(xì)胞外腺苷水平顯著升高，且具有頻率和強(qiáng)度依賴性。機(jī)制上，皮質(zhì)谷氨酸能和γ-氨基丁酸（GABA）能神經(jīng)元（而非星形膠質(zhì)細(xì)胞）通過(guò)AMPK能量代謝通路生成腺苷，并經(jīng)平衡型核苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（ENT2）介導(dǎo)釋放至細(xì)胞外。重要的是，40Hz光閃爍可增加小鼠非快速眼動(dòng)（non-REM）和快速眼動(dòng)（REM）睡眠時(shí)長(zhǎng)2-3小時(shí)，這一促眠效應(yīng)依賴于V1神經(jīng)元和ENT2的功能，并可通過(guò)V1局部注射腺苷模擬。在臨床研究中，40Hz光閃爍可縮短失眠兒童的入睡潛伏期、延長(zhǎng)總睡眠時(shí)間并減少睡眠后覺醒。本研究首次證實(shí)V1區(qū)ENT2介導(dǎo)的腺苷信號(hào)是40Hz光閃爍促眠效應(yīng)的神經(jīng)化學(xué)基礎(chǔ)，為失眠治療提供了非侵入性新方法。

　　1.引言

　　光作為關(guān)鍵環(huán)境因素，可通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)環(huán)路影響睡眠-覺醒周期。近年研究表明，40Hz光閃爍可改善阿爾茨海默病（AD）、中風(fēng)模型的認(rèn)知缺陷，但其長(zhǎng)期效應(yīng)的分子機(jī)制仍不明確。腺苷作為能量代謝的關(guān)鍵信號(hào)分子，通過(guò)調(diào)控睡眠壓力參與睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)。本研究假設(shè)：40Hz光閃爍可能通過(guò)誘導(dǎo)皮質(zhì)腺苷釋放，激活睡眠調(diào)控通路。

　　2.結(jié)果

　　①2.140Hz光閃爍以頻率和強(qiáng)度依賴的方式增加細(xì)胞外腺苷水平

　　·時(shí)空特異性：40Hz光閃爍（4000lux）可使V1區(qū)細(xì)胞外腺苷水平升高20%-30%，并持續(xù)至刺激結(jié)束后3小時(shí)；其他腦區(qū)如上丘（SC）、基底前腦（BF）也有中度升高。

　　·頻率依賴性：40Hz效果顯著優(yōu)于20Hz和80Hz，且與局部場(chǎng)電位（LFP）γ振蕩功率正相關(guān)。

　　·強(qiáng)度依賴性：4000-6000lux誘導(dǎo)的腺苷水平最高，低強(qiáng)度（<1500lux）效果短暫。

　?、?strong>2.2谷氨酸能和GABA能神經(jīng)元是腺苷的主要來(lái)源

　　·神經(jīng)元特異性：通過(guò)AAV介導(dǎo)的taCaspase3選擇性敲除V1神經(jīng)元后，腺苷升高效應(yīng)消失；而敲除星形膠質(zhì)細(xì)胞（hPMCA2w/b抑制鈣信號(hào)）不影響結(jié)果。

　　·細(xì)胞類型：分別敲除谷氨酸能神經(jīng)元（vGluT2-Cre小鼠）和GABA能神經(jīng)元后，腺苷生成顯著減少，證實(shí)兩者均為關(guān)鍵來(lái)源。

　?、?strong>2.3ENT2介導(dǎo)腺苷釋放

　　·轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白依賴性：ENT2-KO小鼠中，40Hz誘導(dǎo)的腺苷升高和促眠效應(yīng)完全消失，而ENT1-KO小鼠無(wú)顯著變化。

　　·代謝通路：腺苷來(lái)源于ATP降解（AMPK通路），而非SAM甲基化或嘌呤補(bǔ)救途徑。

　?、?strong>2.440Hz光閃爍通過(guò)V1腺苷信號(hào)促進(jìn)睡眠

　　·動(dòng)物實(shí)驗(yàn)：40Hz刺激30分鐘可使小鼠non-REM睡眠增加2.3倍，REM睡眠增加2.87分鐘，且不影響睡眠結(jié)構(gòu)（如δ波功率）。

　　·機(jī)制驗(yàn)證：

　　o 消融V1神經(jīng)元（而非SC）可阻斷促眠效應(yīng)；

　　o V1局部注射腺苷（4.5nmol/側(cè)）可模擬40Hz的促眠效果。

　?、?strong>2.5臨床轉(zhuǎn)化：改善兒童失眠

　　·隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)：49名失眠兒童接受30分鐘40Hz光閃爍（2000lux）后，入睡潛伏期縮短（35.5→16.5分鐘），總睡眠時(shí)間延長(zhǎng)（468.5→532分鐘），睡眠效率提高（81.4%→90.4%）。

　　3.討論

　　本研究揭示了40Hz光閃爍通過(guò)“V1神經(jīng)元-ENT2-腺苷”通路調(diào)控睡眠的新機(jī)制：

　　·神經(jīng)化學(xué)基礎(chǔ)：γ振蕩增強(qiáng)導(dǎo)致神經(jīng)元能量代謝需求增加，AMPK通路激活促進(jìn)腺苷生成，ENT2介導(dǎo)其釋放，進(jìn)而抑制V1神經(jīng)元活性。

　　·臨床優(yōu)勢(shì)：與傳統(tǒng)藥物相比，40Hz光閃爍無(wú)日間嗜睡副作用，且在兒童中耐受性良好，為慢性失眠提供了非藥物治療方案。

　　·局限性：需進(jìn)一步驗(yàn)證腺苷A1受體的作用及成人患者的療效。

　　4.方法

　　·動(dòng)物模型：C57BL/6J小鼠、ENT1/2-KO小鼠、DCX-DTR轉(zhuǎn)基因小鼠。

　　·技術(shù)手段：

　　o腺苷檢測(cè)：GRABAdo熒光傳感器結(jié)合光纖光度法；

　　o睡眠記錄：腦電圖（EEG）/肌電圖（EMG）；

　　o分子機(jī)制：病毒介導(dǎo)的神經(jīng)元敲除、藥物阻斷（ENT抑制劑dipyridamole）。

　　·臨床研究：49名4-16歲失眠兒童，采用多導(dǎo)睡眠圖（PSG）評(píng)估睡眠參數(shù)。

　　關(guān)鍵詞：40Hz光閃爍、腺苷、ENT2、睡眠、視覺皮層

　?。ㄗⅲ簣D表及參考文獻(xiàn)部分因篇幅限制未完全翻譯，完整內(nèi)容請(qǐng)參考原文。）

　　翻譯說(shuō)明：術(shù)語(yǔ)參考《神經(jīng)科學(xué)名詞》（2021）及國(guó)際睡眠研究會(huì)標(biāo)準(zhǔn)譯名，確保專業(yè)性與一致性。