急性REM睡眠剥夺通过抑制mPFC中VIP神经元活动缓解抑郁样行为及其VPAC2/AC/cAMP/PKA通路机制研究

为解决抑郁症治疗响应慢、机制不明的问题，研究人员开展急性REM睡眠剥夺(REM SD)调控前额叶皮层(PFC)血管活性肠肽(VIP)神经元活动的研究。发现12小时REM SD通过抑制VIP神经元活性，增强锥体神经元突触可塑性，并证实VPAC2受体介导的AC/cAMP/PKA信号通路是关键分子机制。该研究为开发快速抗抑郁疗法提供了新靶点。

　　

睡眠与情绪障碍的关联一直是神经科学领域的研究热点。尽管临床上观察到睡眠剥夺能快速改善抑郁症状，但其神经机制长期未明。尤其令人困惑的是，作为睡眠重要阶段的快速眼动睡眠(REM)与抑郁症状缓解之间究竟存在何种关系？前额叶皮层(PFC)作为情绪调控的关键脑区，其内部的特定神经元群体如何响应睡眠剥夺？这些问题成为解开睡眠-情绪关联之谜的关键。

为回答这些问题，研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表的研究中，创新性地聚焦于内侧前额叶皮层(mPFC)的血管活性肠肽(VIP)神经元。这些神经元已知参与昼夜节律调控，但其在睡眠剥夺抗抑郁效应中的作用尚属空白。通过整合多学科技术手段，研究人员揭示了VIP神经元通过VPAC2受体调控锥体神经元可塑性的全新机制。

关键技术方法包括：采用改良多平台法建立12小时急性REM SD模型；通过慢性不可预知温和应激(CUMS)构建抑郁小鼠模型；运用化学遗传学技术特异性调控VIP神经元活性；结合高尔基染色、Western blot和场电位记录评估突触可塑性；采用光纤光度法监测钙信号和神经递质释放；建立病毒介导的VPAC2受体敲低体系。

研究结果分为六个关键发现：

1. 1.

   12小时急性REM SD缓解抑郁样行为

   通过行为学测试证实，12小时REM SD能显著改善CUMS诱导的小鼠抑郁样行为，包括增加开野实验中心区域活动、降低强迫游泳和悬尾测试不动时间、提高蔗糖偏好。值得注意的是，6小时或18小时REM SD均未显示相同效果，提示时间窗口特异性。

2. 2.

   突触可塑性恢复

   高尔基染色显示REM SD显著增加mPFC神经元树突复杂性和树突棘密度，特别是成熟型蘑菇状棘比例升高。Western blot检测发现REM SD逆转了CUMS导致的GluA1和p-GluA1表达下降，同时降低p-GluA2水平。长时程增强(LTP)记录证实REM SD增强了突触功能可塑性。

3. 3.

   VIP神经元活动调控

   钙成像显示抑郁状态下VIP神经元活动增强，而REM SD使其恢复正常。相反，锥体神经元和生长抑素(SST)神经元在抑郁时活动减弱，REM SD后恢复。免疫荧光进一步验证c-fos表达变化，表明VIP神经元是REM SD的关键靶点。

4. 4.

   化学遗传学验证

   通过DREADD技术特异性激活VIP神经元可逆转REM SD的抗抑郁效果，而抑制VIP神经元则模拟REM SD效应。值得注意的是，调控SST神经元对行为影响有限，提示VIP神经元的直接作用。

5. 5.

   神经递质动态监测

   GRAB探针技术揭示VIP神经元抑制导致谷氨酸(GRAB_glu)和生长抑素(GRAB_sst)释放增加，激活VIP神经元则产生相反效果。这解释了REM SD通过解除VIP神经元对锥体神经元的抑制来增强其活性的微环路机制。

6. 6.

   VPAC2受体机制

   研究发现抑郁状态下VPAC2受体表达升高，REM SD使其恢复正常。特异性敲低锥体神经元VPAC2可阻断REM SD的抗抑郁效应，并抑制AC/cAMP/PKA信号通路。该通路通过调控GluA1磷酸化状态影响突触可塑性，而VPAC2在SST神经元的敲低无此效应，表明VIP神经元直接作用于锥体神经元VPAC2是核心机制。

讨论部分强调，该研究首次阐明REM SD通过抑制mPFC的VIP神经元活动，解除其对锥体神经元的抑制，进而增强突触可塑性的完整机制。VPAC2受体作为关键分子开关，通过AC/cAMP/PKA信号通路调控AMPA受体亚基GluA1的磷酸化状态，这一发现为开发快速抗抑郁策略提供了新靶点。

研究还提出VIP-SST-锥体神经元微环路的动态平衡模型：在生理状态下，VIP神经元通过抑制SST神经元间接增强锥体神经元活动；抑郁状态下VIP神经元过度活跃导致锥体神经元抑制；REM SD通过抑制VIP神经元直接增强锥体神经元活性，该通路不依赖SST神经元介导的间接调控。这一发现革新了人们对皮层微环路情绪调控机制的认识。

值得注意的是，研究揭示了睡眠时间窗的重要性——12小时REM SD产生最佳效果，短于6小时效果不足，超过18小时可能引发应激反应。这种精确的时间调控特性为临床转化提供了重要参数。此外，在雌雄小鼠中验证的一致性结果，增强了研究结论的普适性。

该研究的临床意义在于：首先，阐明睡眠剥夺快速抗抑郁的神经生物学基础；其次，鉴定出VIP神经元-VPAC2受体轴作为潜在治疗靶点；最后，为开发模拟睡眠剥夺效应但避免睡眠缺失副作用的新疗法指明方向。未来研究可探索VIP神经元活动与睡眠周期振荡的精确关联，以及与其他抗抑郁疗法的协同效应。