抗生素使用障礙（SUDs）與晝夜節(jié)律衰弱之間存在密切關系。實驗研究表明生物節(jié)律在調節(jié)植物獎賞行為中發(fā)揮不可或缺的作用。星形膠質細胞同樣在晝夜節(jié)律中發(fā)揮關鍵的調節(jié)因子效應。但是，目前尚未有研究確定星形膠質細胞晝夜節(jié)律功能在伏隔核（NAc）中的作用，也沒有研究證明星形膠質細胞節(jié)律功能對獎賞相關行為的重要性。格拉斯哥學院神經(jīng)科學中心A.研究團隊在發(fā)表了名為“ClockintheIsfor-”的研究論文，首次證明了星形膠質細胞晝夜節(jié)律分子鐘功能在調節(jié)NAc和獎賞相關行為中的續(xù)作用。
首先實驗人員利用-eGFP/這一特殊大鼠模型來研究NAc中星形膠質細胞的節(jié)律性，該模型大鼠星形膠質細胞在內質網(wǎng)體亞基上特異性抒發(fā)eGFP細胞膜片，并可通過免疫共沉淀分離星形膠質細胞特異性內質網(wǎng)體相關mRNA。實驗人員每晚從雌性和雄性大鼠各采集6次NAc組織分離星形膠質細胞中mRNA，經(jīng)基因測序后，富集熱圖和免疫螢光顯示可知星形膠質細胞富集呈現(xiàn)高度特異性，IPA和剖析同樣表明與星膠相關的生物學過程和精典途徑在前200個抒發(fā)基因中富集。
從辨識的全部基因中，約43.3%具有明顯的晝夜節(jié)律特點。大多數(shù)節(jié)律相關基因抒發(fā)在14-22點之間達到峰值，這與大鼠的生理活躍期相一致。經(jīng)統(tǒng)計學剖析可知，前20個晝夜節(jié)律相關基因是已知的核心時鐘基因。同時，晝夜節(jié)律調節(jié)相關基因和糖皮質激素受體訊號相關基因表現(xiàn)出高度的相關性。
接出來，為探究NAc星形膠質細胞在晝夜節(jié)律中對獎賞的功能的影響，研究人員在/f基因鼠NAc腦區(qū)中特異性敲除星膠中的Bmal1，Bmal1的上調造成星形膠質細胞喪失分子鐘功能和節(jié)律性。研究人員使用LRN范式，分別測量了早上4-6點和晚上16-18點各兩小時的運動量。結果發(fā)覺，特異性敲除Bmal1后，并未對大鼠運動能力形成影響，而大鼠在晚上表現(xiàn)出更高的對新奇事物的反應，而在夜晚并未出現(xiàn)明顯差別，提示NAc星形膠質細胞中Bmal1在參與晝夜節(jié)律下家兔對獎賞功能的反應性。
同時，研究人員也通過曠場實驗、明暗箱實驗、高架十字迷宮、陌生環(huán)境攝食等行為學范式檢查了植物在特異性敲除Bmal1后晝夜變化下探求性行為和恐懼樣行為的變化，結果均表明在特異性敲除Bmal1后，大鼠在晚上表現(xiàn)出更高的探求性行為和恐懼樣行為，與之相對應的是大鼠在晚上則呈現(xiàn)較低的探求性行為和恐懼樣行為。且此表現(xiàn)可排除由運動功能障礙或吞咽抑制所引起。提示NAc星形膠質細胞中Bmal1同樣參與晝夜節(jié)律下家兔對探求性行為與恐懼樣行為的反應性。
據(jù)悉，研究人員還通過大小鼠自身給藥系統(tǒng)研究了大鼠對獎賞的特異性反應，首先進行固定計劃的大鼠自身獎賞訓練，即大鼠每1次主動按壓杠桿即可獲得1粒食物作為物質獎勵。在FR1階段中，各組大鼠對獎賞性行為反應并未表現(xiàn)出明顯性差別，而進行不同性別間比較時，則可見無論晝夜變化，雌性大鼠相較雄性大鼠總體表現(xiàn)出了對獎賞性行為更高的反應。而隨著自身獎賞的周期的不斷深化，雌性GFAP-cre大鼠漸漸表現(xiàn)出在晚上強于夜間的獎賞性行為反應性。
鑒于星形膠質細胞在細胞代謝中發(fā)揮重要作用，于是研究人員借助RT-qPCR檢查了GFAP-cre和eGFP大鼠在晚上相關基因的抒發(fā)，結果發(fā)覺在GFAP-cre大鼠中Gfap和Nrf2抒發(fā)明顯下調，以上兩類蛋白分別與星形膠質細胞膠活性和氧化應激相關，而Gclc、Pgc1α、Ldha、Mct1和Mct2則明顯上調，以上蛋白分別與蘆丁、線粒體功能和乳酸合成有關。同樣地，GFP-cre大鼠晚上NAc中乳酸和蘆丁含量均明顯升高。
最后，作者特異性敲除NAc分子鐘基因，探究其對MSNs突觸傳遞的影響。借助全細胞膜片鉗分別記錄GFAP-Cre和eGFP大鼠NAc中MSNs的功能活動。在晚上，GFAP-cre大鼠誘發(fā)的AMPA/NMDA激動性突觸后電壓明顯增加，同時伴隨著AMPAR抑制性突觸后電壓衰變降低，提示MSNs突觸后丁酸受體發(fā)生變化，尤其是AMPA受體改變。說明氨酸能突觸前釋放基本不變，激動性突觸后電壓消除率也相當。而在夜里則未測量到同類差別。與腦片膜片鉗結果一致的是，晚上，GFAP-cre大鼠NAc中甘氨酸相關基因抒發(fā)同樣明顯下調，且以AMPA受體亞基為主。
結語
A.研究團隊的此項研究首次發(fā)覺NAc中的星形膠質細胞具有強烈的分子節(jié)律，但是這些晝夜節(jié)律對整個NAc功能的發(fā)揮起到重要作用。這種新發(fā)覺指出了NAc星形膠質細胞的功能意義細胞膜片，并首次證明該類型細胞所調控的晝夜節(jié)律對NAc功能和NAc調節(jié)的行為中具有重要作用，為進一步研究NAc在情緒調節(jié)與晝夜節(jié)律中的作用提示了新的方向與路徑。
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（廣東中醫(yī)藥學院中醫(yī)藥與骨科學研究創(chuàng)新團隊張明寬供稿）