復旦大學基礎醫學院睡眠實驗室介紹

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復旦大學基礎醫學院睡眠實驗室介紹

人生的1／3在睡眠中度過。對生命而言，睡眠和水、空氣、食物一樣重要。隨著工業化進程加快、工作壓力及社會競爭加劇、夜生活及不良生活習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量的睡眠，由于睡眠與失眠機制未明，臨床治療缺乏有效對策。睡眠障礙已成為嚴重的社會和醫學問題。

二十多年前，由于受到科學評價動物睡眠行為方法學的限制，睡眠科學的發展相對滯后。近年來，隨著傳感技術、計算機和信息學、生物物理等相關學科的快速發展，睡眠領域采用自動記錄及解析腦電波及肌電波方法，客觀判斷實驗動物睡眠／覺醒的質與量。2005年，黃志力教授在復旦大學醫學院建立了高度自動化大、小鼠睡眠記錄及分析平臺。該平臺具有恒溫（24±0.5）℃、恒濕（60±2）%、隔音、靜電屏蔽和光控等功能。通過植于動物顱骨-腦表面和頸項肌的電極，將大腦細胞群自發性、節律性電活動和頸部肌肉的電活動，經過濾、放大后，通過計算機軟件SleepSign將其轉化為肉眼可見的波形，并同步記錄下來。記錄結束后或在線，利用該分析軟件自動進行睡眠時相的判定，結合對睡眠波頻率和強度的分析，獲得睡眠-覺醒時間、各腦波出現次數、持續時間和能量強度等數據，科學地判斷睡眠的質與量。該系統具有實時、安全、高效、穩定、自動給藥、自動記錄與分析等特點，可在不打擾動物的情況下，進行腦室或神經核團給藥。目前，睡眠實驗室可同時記錄自由運動大鼠40只和小鼠66只的腦電和肌電。該系統運行穩定、規模大、實驗操作嚴格按標準化操作規程，是用于鎮靜催眠藥臨床前藥效學評價和睡眠基礎研究的關鍵性平臺。

除高度自動化睡眠記錄與解析平臺外，黃志力教授課題組還擁有以下設備和技術：1）分子生物學技術平臺，引進10余種轉基因或基因剔除動物，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動物等基因剔除小鼠；2）光遺傳工學或藥物遺傳學方法控制神經元活性法；3）細胞電生理膜片鉗；4）免疫組化及體外雜交技術、組織成像系統；5）微透析檢測腦內神經遞質及睡眠覺醒行為同步記錄技術；6）微碳纖電極毫秒級水平定量腦內神經遞質釋放與睡眠覺醒行為同步記錄技術；7）自由運動動物神經核團在體微注射及睡眠覺醒行為同步記錄技術；8）神經元Spike在體記錄技術；9）玻璃微電極配用picoinjector的神經核團納升級微注射技術；10）抑郁癥行為評價平臺：Open field，強迫游泳、懸尾、高架、糖水嗜好、腦電快動眼睡眠波檢測、腦內單胺神經遞質和代謝物細胞外水平測定等；11）疼痛性失眠動物模型和藥效評價；12）抗癲癇藥物臨床前藥效行為學與腦電評價；13）條件性位置偏愛、深部腦刺激等藥物成癮相關設備和技術等；14）睡眠對學習記憶的影響評價平臺：條件性恐懼、穿梭箱和自發行為操作等。

研究興趣：睡眠與失眠機制、失眠動物模型和鎮靜催眠藥新藥開發。主要研究內容：1）利用光遺傳學方法及藥物遺傳 “被特定配體活化的受體”（designer receptors exclusively activated by a designer drug，DREADD）技術，人為調控神經元活性，探索睡眠啟動與維持的神經環路和神經遞質機制；2）生物節律調控睡眠行為的分子機制；3）建立失眠動物模型，探索失眠機制；4）基礎研究和臨床失眠癥研究結果對比分析，揭示人頑固性失眠的機制；5）針對失眠治療新靶點，設計化合物，進行臨床前藥效學篩選和評價。

自實驗室成立以來，睡眠課題組承擔了國家 “新藥創制重大專項”，國家基礎研究重大項目973，國家自然科學基金 （杰青、創新群體、重點 （國際）合作和面上項目等），上海市科委重點、重點科技攻關及優秀學科帶頭人等國家及上海市縱向科研項目多項。

在基礎研究方面，我們首次報道了組胺H1受體控制睡眠向覺醒的時相轉換；發現五種內源性物質和藥物能調控組胺能神經元活性，調節睡眠或覺醒行為；糾正睡眠界關于咖啡因促覺醒由腺苷A1受體介導的觀點，確立A2A是關鍵受體。研究論文發表在Nat Neurosci、PNAS、J Neurosci等國際雜志，累計IF超過310。研究結果發表后，應邀在Trends Neurosci，CurrOpinNeurobiol，CurrOpinPharmacol和Prog-Neurobiol等國際有影響力雜志上發表綜述文章，介紹課題組研究進展。利用睡眠覺醒記錄和解析平臺，篩選數百個候選藥物，發現數個天然物中提取的單品有生理性睡眠誘發作用。

睡眠醫學涉及神經科學、生物物理學、心理學、生理學、藥理學、臨床睡眠醫學、航天醫學、預防醫學、IT等眾多領域。在我國，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。課題組正與復旦大學附屬中山醫院和華山醫院等臨床單位合作，針對臨床問題開展基礎研究，探索失眠等睡眠障礙的機制。期待研究結果能為揭示睡眠之謎提供重要科學證據，通過睡眠神經環路功能重塑和新藥開發，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！

（復旦大學醫學院藥理學系

汪慧菁、徐昕紅 供稿）