星形胶质细胞源性腺苷激发腹外侧视前核中的促睡眠神经元:星形胶质细胞-神经元相互作用对睡眠的调节

尽管已知来自星形胶质细胞的ATP和/或腺苷可调节睡眠,但ATP和腺苷促眠作用的确切机制仍不清楚。我们在参与睡眠促进的重要脑核腹外侧视前核(VLPO)内的星形胶质细胞中选择性表达光敏离子通道视紫红质通道2(ChR2)。然后,我们用全细胞膜片钳记录检查了光刺激星形细胞ChR2对VLPO两种不同功能类型的神经元兴奋性的影响:分别为促进睡眠的GABA能投射神经元和非促进睡眠的局部GABA能神经元。VLPO星形胶质细胞的光遗传学刺激在两种类型的VLPO神经元中表现出相反的结果:导致了非睡眠促进神经元的抑制和睡眠促进神经元的兴奋。通过阻断腺苷A1受体或组织非特异性碱性磷酸酶(TNAP)可减弱这些反应。相反,外源性腺苷降低了两个VLPO神经元群的兴奋性。此外,TNAP在甘丙肽阴性的VLPO神经元中表达,但在甘丙肽阳性促进睡眠的投射神经元中不表达。总之,这些结果表明星形胶质细胞源性的ATP在非睡眠促进神经元中通过TNAP转化为腺苷。腺苷进而降低了局部GABA能神经元的兴奋性,从而增加了促进睡眠的GABA能投射神经元的兴奋性。我们提出了一种涉及星形胶质细胞-神经元相互作用在睡眠调节中的新机制,其中来自星形胶质细胞的内源性腺苷激发促进睡眠的VLPO神经元,从而降低大脑中与唤醒相关区域的神经元兴奋性。