央廣網(wǎng)上海9月19日消息（記者傅聞捷）近日，復旦大學基礎醫(yī)學院黃志力課題組與日本北海道大學本間Sato、榎木亮介團隊合作，在次晝夜生物節(jié)律發(fā)生機制上取得重要進展。9月18日，相關研究成果以《下丘腦室旁核和室旁下核鈣信號的次晝夜生物節(jié)律》（“Ultradian Calcium Rhythms in the Paraventricular Nucleus and Subparaventricular Zone in the Hypothalamus”）為題，在線發(fā)表于《美國科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）。

　　本研究首次發(fā)現(xiàn)了下丘腦室旁核和室旁下核存在次晝夜生物節(jié)律，揭示了次晝夜節(jié)律的產(chǎn)生位點和神經(jīng)網(wǎng)絡機制。研究結果對理解動物睡眠周期、體溫調(diào)節(jié)和激素分泌等行為或功能的次晝夜節(jié)律具有重要啟示，可能為開發(fā)生物節(jié)律異常和睡眠障礙的新療法提供新思路。

　　據(jù)了解，控制晝夜節(jié)律關鍵基因的發(fā)現(xiàn)獲得了2017年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。生物節(jié)律在動植物中廣泛存在，最常見的是周期為24小時的晝夜節(jié)律，人類的睡眠-覺醒周期符合典型的生物節(jié)律。然而，哺乳動物的某些行為或功能還表現(xiàn)出周期短于24小時的次晝夜節(jié)律，如人類夜間的快動眼-非快動眼睡眠循環(huán)、下丘腦內(nèi)激素分泌和體溫調(diào)節(jié)等。由于次晝夜節(jié)律和晝夜節(jié)律經(jīng)常伴隨在一起，使次晝夜節(jié)律的研究具有難度。因此，揭示次晝夜節(jié)律的發(fā)生機制是重要的科學問題。

　　為探索次晝夜節(jié)律的發(fā)生機制，研究人員在新生4-6天小鼠的腦切片上表達鈣離子指示劑GCaMP6s蛋白，該蛋白可以被激發(fā)產(chǎn)生熒光并隨細胞內(nèi)鈣離子的動態(tài)變化而發(fā)生強度變化，鈣信號的強弱反映神經(jīng)元的活動度。利用實時熒光成像技術（Time-lapse imaging）連續(xù)一周以上監(jiān)測離體腦片中神經(jīng)元鈣離子濃度的變化，發(fā)現(xiàn)在下丘腦室旁核（PVN）、室旁下核（SPZ）區(qū)域和一部分視交叉上核（SCN）區(qū)域，存在周期為0.5～4小時的次晝夜節(jié)律。這種次晝夜節(jié)律從SPZ-PVN區(qū)域產(chǎn)生，次晝夜節(jié)律信號可以反饋到晝夜節(jié)律中樞SCN（圖一）。通過藥理學手段，進一步發(fā)現(xiàn)谷氨酸能系統(tǒng)參與了次晝夜節(jié)律的形成，鈉離子通道阻斷劑TTX敏感的神經(jīng)網(wǎng)絡參與次晝夜鈣節(jié)律的同步化。

　　復旦大學博士生吳瑜珥和北海道大學榎木亮介副教授為本文的共同第一作者，復旦大學黃志力教授和北海道大學榎木亮介副教授為本文的共同通訊作者，復旦大學為第一作者單位。該研究得到了國家自然科學基金重點項目等基金的資助。