? ? ? ?應激是每個個體與外部世界溝通交互時，遇到意外環境變化后不可避免的生理反應。既往研究表明，急性應激刺激可以激活下丘腦-垂體-腎上腺軸提升糖皮質激素水平，使得機體迅速響應外部因素刺激。然而，在嚴重的應激刺激下，持續升高的糖皮質激素可能加重應激反應從而引發焦慮、抑郁、神經內分泌功能紊亂等一系列軀體和精神癥狀。壓力應激往往也可導致睡眠結構改變，睡眠作為一種公認的恢復性生理過程，可能對緩解壓力應激狀態具有潛在意義。
? ? ? ?北京時間2022年7月1日，空軍軍醫大學第一附屬醫院董海龍教授課題組和英國倫敦帝國學院William Wisden & Nicolas P. Franks課題組聯合在《Science》雜志在線發表Article“A specific circuit in the midbrain detects stress and induces restorative sleep”，揭示了社交挫敗應激后的睡眠在加速機體撤離應激狀態中的重要作用，描繪了由中腦腹側被蓋區（VTA區）引發恢復性睡眠的神經網絡機制，并深入闡明該系統經睡眠調控緩解壓力后異常焦慮的重要過程。
圖1. 中腦腹側被蓋核區（VTA）SST陽性GABA能神經元感知社交應激壓力并誘發恢復性睡眠，緩解壓力應激所引起的焦慮等負面情緒，改善機體功能
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? ? ? ?在該研究中，研究人員應用一種急性的社交挫敗應激（Social defeat stress，SDS）可以很好地模擬常見的社會心理學壓力。研究發現1小時的間斷SDS刺激可以使小鼠在隨后的5小時內非快動眼睡眠（NREM）潛伏期縮短，而NREM及快動眼睡眠（REM）總時間顯著延長。這種睡眠時間的延長可以改善SDS誘發的焦慮樣行為，并降低應激導致的腎上腺皮質激素水平升高，具有重要的機體保護作用。
圖2. 化學遺傳學方法抑制社交挫敗應激特異性激活的VTA區GABA能神經元，阻礙壓力應激后恢復性睡眠的產生
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? ? ? ?為闡明應激后恢復性睡眠產生的神經生物學機制，研究人員關注了在應激響應以及睡眠-覺醒調控中均具有重要作用的腦區——中腦腹側被蓋區（Ventral Tegmental Area，VTA）。進一步應用單細胞RNA-seq技術識別急性應激刺激后活性持續增加的VTA區生長抑素（Somatostatin，SST）陽性的GABA能神經元，并聯合應用一種TetTag-DREADDs活性依賴的轉基因標記體系及遺傳學調控策略，驗證應激激活的VTA區GABA能神經元可以顯著縮短睡眠潛伏期，延長睡眠時間，特異性抑制這群神經元可使得SDS后的恢復性睡眠減少。
圖3. Tattag-DREADDs及單神經元RNAseq技術證實社交挫敗特異性激活的神經元亞型為SST陽性神經元
? ? ? ?神經束路示蹤技術顯示，VTA區響應社交挫敗應激的神經元接受來自外側視前區（LPO）、下丘腦室旁核（PVH）以及導水管周圍灰質（PAG）的神經投射，并投射到外側下丘腦（LH）以及PVH，提示以VTA區GABA能神經元為中心的神經網絡在應激后恢復性睡眠中的調控作用。特異性激活負責應激響應的VTA區SST神經元及其向下游腦區外側下丘腦（Lateral Hypothalamus，LH）的神經投射，可以顯著促進睡眠，而特異性敲除該群神經元則消除其恢復性睡眠功能，以上發現證實了VTA區SST神經元至LH區的神經環路介導了社交挫敗應激后的恢復性睡眠的產生。
圖4. 壓力應激后恢復性睡眠產生的上下游環路投射基礎
? ? ? ?為明確恢復性睡眠發揮保護性作用的機制，研究人員利用束路追蹤技術尋找到VTA區SST神經元的另一個下游投射腦區——下丘腦室旁區（PVH）。PVH區神經元既往被認為通過釋放促皮質激素釋放因子（CRF）參與應激應答，提示VTA區SST神經元可能通過調控PVH的CRF能系統從而具備調控機體皮質酮水平的潛能。因此，研究者利用新型基因編碼的CRF熒光探針（GRAB CRF1.0）發現并證實激活VTA區SST神經元可以顯著降低社交挫敗應激引起的腦內CRF含量升高，而敲除VTA區SST神經元顯著破壞了恢復性睡眠降低皮質酮水平的作用。上述結果證實了VTA區SST陽性GABA神經元主導了社交挫敗應激后恢復性睡眠的產生，恢復性睡眠有助于緩解焦慮，降低機體皮質酮水平。
圖5. VTA區SST陽性神經元特異性抑制PVH區CRF釋放水平，激活該神經元逆轉機體應激后升高的糖皮質激素含量
? ? ? ?綜上所述，本研究提出了一個急性應激激活恢復性睡眠實現機體自我保護，從而改善應激后降低皮質酮水平并緩解焦慮的全新神經環路模型，并在研究中確立了中腦VTA區GABA能神經遞質系統在應激后腦生理穩態重建過程中的核心地位。本研究擴展了應激后的睡眠結構在機體內源性保護進程中的重要作用，也為未來開發針對焦慮、抑郁、PTSD（創傷后應激障礙）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，幫助課題組實現對腦內CRF釋放水平波動的高時空分辨率觀測。
? ? ? ?空軍軍醫大學第一附屬醫院（西京醫院）麻醉與圍術期醫學科董海龍教授、倫敦帝國學院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大學第一附屬醫院趙廣超主治醫師為該文共同第一作者。
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