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caso cliente】Applicazione del sistema di pletismografia corporea nella ricerca sul sonno

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I neuroni CeA SST+ regolano l'insonnia indotta dallo stress

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Panoramica della ricerca

Recentemente, un gruppo di ricerca guidato da Li Chen del Fujian Key Laboratory of Drug Target Discovery and Structural and Functional Research, Department of Pharmacology, School of Pharmacy, Fujian Medical University, ha pubblicato su Communications Biology lo studio intitolato "Central amygdala somatostatin neurons modulate stress-induced sleep-onset insomnia".

Applicazione della WBP

In questo studio, il team ha utilizzato il WBP-4M (un sistema di pletismografia a corpo intero per topi sviluppato autonomamente da TOW-INT TECH) per monitorare i parametri respiratori. In particolare, sotto anestesia, nei topi sono stati registrati il volume corrente (Vt) e la frequenza respiratoria. È stata applicata una stimolazione con luce blu (10 ms, 30 Hz, 3-5 mW/mm², 1 min) per attivare i neuroni positivi alla somatostatina (SST+) nell'amigdala centrale (CeA) e osservare il loro impatto sulla frequenza respiratoria.
I risultati hanno rivelato che l'attivazione dei neuroni SST+ del CeA ha aumentato significativamente la frequenza respiratoria (controllo: 87,8 ± 6,537 respiri/min → post-stimolazione: 106.7 ± 6,926 respiri/min). Ciò indica che i neuroni CeA SST+ non solo regolano i comportamenti ansiosi e le transizioni sonno-veglia, ma modulano anche le metriche fisiologiche legate allo stress (ad esempio, la frequenza respiratoria), a ulteriore sostegno del loro ruolo critico nei disturbi del sonno indotti dallo stress.

Metodi sperimentali
1. Fotometria delle fibre
- Registrazione delle dinamiche del Ca²⁺ dei neuroni CeA SST+ in presenza di fattori di stress (costrizione, lettiera di ratto, soffio d'aria, cambio di gabbia).
- I neuroni sono stati marcati con AAV-GCaMP7s dipendenti da Cre e i segnali di fluorescenza sono stati monitorati tramite fibre ottiche.

2. Optogenetica
- Espressione di ChR2 in neuroni CeA SST+ di topi SST-Cre. L'attivazione acuta o semicronica (luce blu a 20 Hz) è stata utilizzata per valutare le transizioni sonno-veglia.
- Le registrazioni combinate EEG/EMG hanno analizzato gli stadi del sonno (latenza e probabilità delle transizioni NREM→veglia).

3. Chemiogenetica
- È stata impiegata la tecnologia DREADD (attivazione di hM3Dq e inibizione di hM4Di) per modulare cronicamente l'attività neuronale di CeA SST+, valutando gli effetti sulla latenza e sull'architettura del sonno.

4. Analisi comportamentali e fisiologiche
- Test in campo aperto (OFT) e labirinto a più livelli (EPM): Valutazione dei comportamenti ansiosi.
- WBP-4M: registrazione della frequenza respiratoria e del volume corrente sotto stimolazione optogenetica.
- Pupillometria: Quantificazione della dilatazione della pupilla durante l'attivazione dei neuroni CeA SST+.

5. Modelli di stress
- Sfida del cambio di gabbia: Imita l'effetto "prima notte" trasferendo i topi in una gabbia precedentemente abitata da altri topi.
- Stress da costrizione: Limitazione del movimento dei topi per 1 ora per indurre difficoltà nell'insorgenza del sonno.

6. Immunoistochimica
- Rilevata l'espressione di c-fos per convalidare l'attivazione neuronale e confermata la specificità dei neuroni SST+ attraverso l'etichettatura dell'anticorpo SST.
Risultati sperimentali
1. Risposte dei neuroni CeA SST+ allo stress
- Diversi fattori di stress (immobilizzazione, lettiera del ratto, soffio d'aria, cambio di gabbia) hanno aumentato significativamente l'attività del Ca²⁺ nei neuroni CeA SST+ (ad esempio, il ΔF/F è aumentato dal 4,5% al 17,5% dopo il cambio di gabbia).

2. Effetti dell'attivazione optogenetica
- L'attivazione acuta (luce blu a 20 Hz) ha accorciato la latenza NREM→veglia a 11,6 secondi (rispetto al controllo: 60 secondi) con una probabilità di transizione del 100%.
- L'attivazione semicronica (1 ora) ha prolungato la latenza del sonno (35,05 minuti rispetto al controllo: 1,56 minuti) e aumentato la durata della veglia (51,19 minuti rispetto a 21,20 minuti).

3. Modulazione chemiogenetica
- L'attivazione (trattamento con CNO) ha prolungato la latenza del sonno a 69,6 minuti (rispetto al controllo: 18,5 minuti), mentre l'inibizione ha alleviato l'insonnia indotta dallo stress (latenza ridotta da 51 a 27 minuti).
- L'inibizione dei neuroni CeA SST+ non ha alterato l'architettura fisiologica del sonno, indicando la specificità dell'insonnia indotta dallo stress.


4. Cambiamenti comportamentali e fisiologici
- L'attivazione dei neuroni CeA SST+ ha indotto comportamenti simili all'ansia (riduzione del tempo centrale in OFT, aumento del tempo a braccio chiuso in EPM) e un aumento della frequenza respiratoria (106,7 vs. basale: 87,8 respiri/min).

Conclusioni della ricerca
Integrando approcci multimodali, il team ha concluso che:
1. I neuroni CeA SST+ sono regolatori chiave dell'insonnia indotta dallo stress. Questi neuroni si attivano sotto stress, promuovendo la veglia e prolungando la latenza del sonno.
2. Specificità del bersaglio: L'inibizione dei neuroni CeA SST+ ha alleviato l'insonnia legata allo stress senza interrompere il sonno normale, evidenziando il loro potenziale terapeutico.
3. Ipotesi di meccanismo neurale: I neuroni CeA SST+ possono regolare l'equilibrio sonno-veglia sopprimendo le regioni a valle che promuovono il sonno (ad esempio, i neuroni vIPAG NTS+) o integrando i segnali di stress a monte (ad esempio, PVT, input della VTA).
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Riferimenti

[1]Yao W, Huang S X, Zhang L, et al. I neuroni della somatostatina dell'amigdala centrale modulano l'insonnia indotta dallo stress[J]. Communications Biology, 2025, 8(1): 381.