復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院睡眠實(shí)驗(yàn)室介紹

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復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院睡眠實(shí)驗(yàn)室介紹

人生的1／3在睡眠中度過。對(duì)生命而言，睡眠和水、空氣、食物一樣重要。隨著工業(yè)化進(jìn)程加快、工作壓力及社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)加劇、夜生活及不良生活習(xí)慣和人口老齡化等原因，全球約1／3的人有睡眠問題，5%的人依靠藥物維持著低質(zhì)量的睡眠，由于睡眠與失眠機(jī)制未明，臨床治療缺乏有效對(duì)策。睡眠障礙已成為嚴(yán)重的社會(huì)和醫(yī)學(xué)問題。

二十多年前，由于受到科學(xué)評(píng)價(jià)動(dòng)物睡眠行為方法學(xué)的限制，睡眠科學(xué)的發(fā)展相對(duì)滯后。近年來，隨著傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息學(xué)、生物物理等相關(guān)學(xué)科的快速發(fā)展，睡眠領(lǐng)域采用自動(dòng)記錄及解析腦電波及肌電波方法，客觀判斷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物睡眠／覺醒的質(zhì)與量。2005年，黃志力教授在復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)院建立了高度自動(dòng)化大、小鼠睡眠記錄及分析平臺(tái)。該平臺(tái)具有恒溫（24±0.5）℃、恒濕（60±2）%、隔音、靜電屏蔽和光控等功能。通過植于動(dòng)物顱骨-腦表面和頸項(xiàng)肌的電極，將大腦細(xì)胞群自發(fā)性、節(jié)律性電活動(dòng)和頸部肌肉的電活動(dòng)，經(jīng)過濾、放大后，通過計(jì)算機(jī)軟件SleepSign將其轉(zhuǎn)化為肉眼可見的波形，并同步記錄下來。記錄結(jié)束后或在線，利用該分析軟件自動(dòng)進(jìn)行睡眠時(shí)相的判定，結(jié)合對(duì)睡眠波頻率和強(qiáng)度的分析，獲得睡眠-覺醒時(shí)間、各腦波出現(xiàn)次數(shù)、持續(xù)時(shí)間和能量強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，科學(xué)地判斷睡眠的質(zhì)與量。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)、安全、高效、穩(wěn)定、自動(dòng)給藥、自動(dòng)記錄與分析等特點(diǎn)，可在不打擾動(dòng)物的情況下，進(jìn)行腦室或神經(jīng)核團(tuán)給藥。目前，睡眠實(shí)驗(yàn)室可同時(shí)記錄自由運(yùn)動(dòng)大鼠40只和小鼠66只的腦電和肌電。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、規(guī)模大、實(shí)驗(yàn)操作嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，是用于鎮(zhèn)靜催眠藥臨床前藥效學(xué)評(píng)價(jià)和睡眠基礎(chǔ)研究的關(guān)鍵性平臺(tái)。

除高度自動(dòng)化睡眠記錄與解析平臺(tái)外，黃志力教授課題組還擁有以下設(shè)備和技術(shù)：1）分子生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)，引進(jìn)10余種轉(zhuǎn)基因或基因剔除動(dòng)物，包括A2AR-cre，D1R-cre，PV-cre，HDC-cre，vGAT-cre，VIP-cre，AVP -cre，ChAT-cre等cre小鼠；A2AR KO，A1R KO，D2R KO動(dòng)物等基因剔除小鼠；2）光遺傳工學(xué)或藥物遺傳學(xué)方法控制神經(jīng)元活性法；3）細(xì)胞電生理膜片鉗；4）免疫組化及體外雜交技術(shù)、組織成像系統(tǒng)；5）微透析檢測(cè)腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)及睡眠覺醒行為同步記錄技術(shù)；6）微碳纖電極毫秒級(jí)水平定量腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)釋放與睡眠覺醒行為同步記錄技術(shù)；7）自由運(yùn)動(dòng)動(dòng)物神經(jīng)核團(tuán)在體微注射及睡眠覺醒行為同步記錄技術(shù)；8）神經(jīng)元Spike在體記錄技術(shù)；9）玻璃微電極配用picoinjector的神經(jīng)核團(tuán)納升級(jí)微注射技術(shù)；10）抑郁癥行為評(píng)價(jià)平臺(tái)：Open field，強(qiáng)迫游泳、懸尾、高架、糖水嗜好、腦電快動(dòng)眼睡眠波檢測(cè)、腦內(nèi)單胺神經(jīng)遞質(zhì)和代謝物細(xì)胞外水平測(cè)定等；11）疼痛性失眠動(dòng)物模型和藥效評(píng)價(jià)；12）抗癲癇藥物臨床前藥效行為學(xué)與腦電評(píng)價(jià)；13）條件性位置偏愛、深部腦刺激等藥物成癮相關(guān)設(shè)備和技術(shù)等；14）睡眠對(duì)學(xué)習(xí)記憶的影響評(píng)價(jià)平臺(tái)：條件性恐懼、穿梭箱和自發(fā)行為操作等。

研究興趣：睡眠與失眠機(jī)制、失眠動(dòng)物模型和鎮(zhèn)靜催眠藥新藥開發(fā)。主要研究?jī)?nèi)容：1）利用光遺傳學(xué)方法及藥物遺傳 “被特定配體活化的受體”（designer receptors exclusively activated by a designer drug，DREADD）技術(shù)，人為調(diào)控神經(jīng)元活性，探索睡眠啟動(dòng)與維持的神經(jīng)環(huán)路和神經(jīng)遞質(zhì)機(jī)制；2）生物節(jié)律調(diào)控睡眠行為的分子機(jī)制；3）建立失眠動(dòng)物模型，探索失眠機(jī)制；4）基礎(chǔ)研究和臨床失眠癥研究結(jié)果對(duì)比分析，揭示人頑固性失眠的機(jī)制；5）針對(duì)失眠治療新靶點(diǎn)，設(shè)計(jì)化合物，進(jìn)行臨床前藥效學(xué)篩選和評(píng)價(jià)。

自實(shí)驗(yàn)室成立以來，睡眠課題組承擔(dān)了國(guó)家 “新藥創(chuàng)制重大專項(xiàng)”，國(guó)家基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目973，國(guó)家自然科學(xué)基金 （杰青、創(chuàng)新群體、重點(diǎn) （國(guó)際）合作和面上項(xiàng)目等），上海市科委重點(diǎn)、重點(diǎn)科技攻關(guān)及優(yōu)秀學(xué)科帶頭人等國(guó)家及上海市縱向科研項(xiàng)目多項(xiàng)。

在基礎(chǔ)研究方面，我們首次報(bào)道了組胺H1受體控制睡眠向覺醒的時(shí)相轉(zhuǎn)換；發(fā)現(xiàn)五種內(nèi)源性物質(zhì)和藥物能調(diào)控組胺能神經(jīng)元活性，調(diào)節(jié)睡眠或覺醒行為；糾正睡眠界關(guān)于咖啡因促覺醒由腺苷A1受體介導(dǎo)的觀點(diǎn)，確立A2A是關(guān)鍵受體。研究論文發(fā)表在Nat Neurosci、PNAS、J Neurosci等國(guó)際雜志，累計(jì)IF超過310。研究結(jié)果發(fā)表后，應(yīng)邀在Trends Neurosci，CurrOpinNeurobiol，CurrOpinPharmacol和Prog-Neurobiol等國(guó)際有影響力雜志上發(fā)表綜述文章，介紹課題組研究進(jìn)展。利用睡眠覺醒記錄和解析平臺(tái)，篩選數(shù)百個(gè)候選藥物，發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)天然物中提取的單品有生理性睡眠誘發(fā)作用。

睡眠醫(yī)學(xué)涉及神經(jīng)科學(xué)、生物物理學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)、藥理學(xué)、臨床睡眠醫(yī)學(xué)、航天醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、IT等眾多領(lǐng)域。在我國(guó)，睡眠疾病控制在疾病防治中的重要作用尚未獲得充分重視。課題組正與復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院和華山醫(yī)院等臨床單位合作，針對(duì)臨床問題開展基礎(chǔ)研究，探索失眠等睡眠障礙的機(jī)制。期待研究結(jié)果能為揭示睡眠之謎提供重要科學(xué)證據(jù)，通過睡眠神經(jīng)環(huán)路功能重塑和新藥開發(fā)，為治療失眠癥提供新策略，為人類睡眠健康盡力。

健康睡眠，幸福之源！

（復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)系

汪慧菁、徐昕紅 供稿）