由疾病引发的睡眠所涉及的大脑干神经回路

免疫激活诱导的非快速眼动睡眠主要由孤束核至旁橄榄核脑干环路介导，通过抑制去甲肾上腺素释放调节睡眠-觉醒周期。

　　
睡眠是生命体维护健康与生存的重要生理行为，其与免疫系统的双向调控机制近年来备受关注。免疫系统在激活后不仅会引发一系列行为改变（如食欲减退、活动减少等），还会显著延长动物的非快速眼动睡眠（NREM）时间以促进机体恢复。然而，这一过程的神经生物学机制尚不明确，尤其是涉及的关键脑区及其信号通路。本文通过多组学整合策略和基因编辑技术，首次揭示了脑干孤束核（nucleus of the solitary tract, NST）至旁核（parabrachial nucleus, PB）的神经回路在免疫激活诱导睡眠中的核心作用。

### 研究背景与核心问题
免疫系统在识别病原体或炎症因子后，会通过神经内分泌途径影响中枢神经系统。已有研究表明，睡眠剥夺会加剧免疫紊乱并导致死亡，而免疫激活则会显著增加睡眠时间。这种双向关系提示可能存在特定的神经递质调控通路。然而，传统研究多聚焦于下丘脑视交叉上核等已知睡眠调节中枢，对脑干区域在免疫-睡眠交互中的具体作用尚不清晰。

### 关键发现解析
#### 1. NST sickness相关神经元的发现
通过活动依赖性基因标记技术（TRAP2系统），研究者成功捕获了脂多糖（LPS）诱导下激活的NST神经元。这些神经元具有双重特征：约57%为谷氨酸能神经元（Slc17a6+），23%为GABA/甘氨酸能神经元（Slc32a1+）。通过化学遗传学手段激活这些标记神经元，可显著延长NREM睡眠时间（平均增加32%），同时减少觉醒（Wake）和快速眼动睡眠（REM）比例。值得注意的是，Adcyap1+的谷氨酸能子集在睡眠促进中起主导作用，其激活后通过PB投射实现睡眠增强。

#### 2. PB神经回路的枢纽作用
在追踪NST投射路径时，发现约70%的轴突终止于PB的腹外侧区。通过光遗传学激活PB中LPS标记的神经元，同样能诱导NREM睡眠。这一发现提示PB可能作为信号整合中枢，将上游的免疫信号转化为睡眠调控信号。进一步解剖学证实，PB与LC（蓝斑核）存在直接投射，且LC中去甲肾上腺素（NE）的突触释放被显著抑制（降幅达42%），这与睡眠增强效应相吻合。

#### 3. 神经递质系统的选择性调控
GRAB荧光传感器技术揭示了免疫激活对神经递质系统的特异性影响：①NE系统：LPS注射后LC的NE突触释放效率降低（P<0.001），且这种抑制可通过激活NST或PB中的Adcyap1+神经元实现。②多巴胺（DA）和乙酰胆碱（ACh）系统：未观察到显著变化（P>0.05）。这种特异性调控机制可能通过抑制LC-NE的唤醒功能，间接促进NREM睡眠。特别值得注意的是，LPS诱导的NE系统抑制与微胶质细胞激活存在时间相关性（延迟15-30分钟），提示可能存在级联放大机制。

#### 4. 睡眠增强的分子机制
Adcyap1作为关键的G蛋白偶联受体（GPCR）调控因子，其激活通过Gi/Go信号通路抑制NE释放。机制模型显示：免疫信号通过迷走神经传入 NST，激活Adcyap1+谷氨酸能神经元→投射至PB→抑制LC NE神经元→减少唤醒信号→增强NREM睡眠驱动。这种级联调控网络解释了为何LPS注射后会出现睡眠-觉醒周期的时间偏移（平均提前20分钟入睡）。

### 理论创新与临床启示
本研究首次完整描绘了免疫-睡眠调控的神经回路图谱（图1），突破了传统认为下丘脑是唯一调控节点的认知。新发现的NST-PB-LC轴可能为治疗失眠或过度觉醒相关疾病（如睡眠呼吸暂停、创伤后应激障碍）提供新靶点。临床应用方面，针对PB的神经调控技术（如经颅磁刺激靶向PB区域）可能成为干预免疫相关睡眠障碍的可行手段。

### 研究局限与未来方向
尽管揭示了关键通路，但仍存在若干未解之谜：①PB内存在多个亚核团（外侧PB、内侧PB），其具体功能分工尚未明确；②免疫信号可能通过血脑屏障直接作用于觉醒调控区（如腹侧被盖区），需进一步研究中枢免疫感受器的参与；③NE系统抑制是否通过α2肾上腺素能受体介导，或其他突触后机制，仍需电生理验证。未来研究可结合单细胞测序和光遗传学，解析PB内不同神经元亚群在睡眠调控中的功能差异。

### 方法学突破
本研究创新性地采用以下技术手段：①TRAP2活性标记系统实现精准的神经活动追踪；②双病毒表达系统（AAV8+AAV9）实现跨脑区的特异性基因编辑；③GRAB荧光传感器（光子计数型）可实时监测突触释放事件。这些技术组合突破了传统单指标研究的局限，为神经环路解析提供了多维数据支撑。

### 结论
免疫激活诱导的NREM睡眠增强主要依赖于NST-PB-LC神经回路中的Gi信号调控。通过抑制LC的NE释放，该通路形成了"免疫-神经递质-睡眠"的负反馈调节环。该发现不仅完善了睡眠生理学的理论框架，更为神经免疫相关疾病的治疗开辟了新路径，其机制研究可能推动人工智能辅助的睡眠障碍个性化治疗方案的发展。