发表平台：CellResearch（2024）
发表时间：2024年2月
DOI：10.1038/s41422-023-00920-1
通讯作者：陈江帆（chenjf555@gmail.com）、瞿佳（jia.qu@163.com）等
摘要
节律性40Hz光闪烁作为一种非侵入性神经调控策略，已显示出缓解神经精神疾病的潜力，但其神经化学机制尚未明确。本研究发现，40Hz光闪烁（4000lux，30分钟）可诱导小鼠初级视觉皮层（V1）及其他脑区细胞外腺苷水平显著升高，且具有频率和强度依赖性。机制上，皮质谷氨酸能和γ-氨基丁酸（GABA）能神经元（而非星形胶质细胞）通过AMPK能量代谢通路生成腺苷，并经平衡型核苷转运蛋白2（ENT2）介导释放至细胞外。重要的是，40Hz光闪烁可增加小鼠非快速眼动（non-REM）和快速眼动（REM）睡眠时长2-3小时，这一促眠效应依赖于V1神经元和ENT2的功能，并可通过V1局部注射腺苷模拟。在临床研究中，40Hz光闪烁可缩短失眠儿童的入睡潜伏期、延长总睡眠时间并减少睡眠后觉醒。本研究首次证实V1区ENT2介导的腺苷信号是40Hz光闪烁促眠效应的神经化学基础，为失眠治疗提供了非侵入性新方法。
1.引言
光作为关键环境因素，可通过调节神经环路影响睡眠-觉醒周期。近年研究表明，40Hz光闪烁可改善阿尔茨海默病（AD）、中风模型的认知缺陷，但其长期效应的分子机制仍不明确。腺苷作为能量代谢的关键信号分子，通过调控睡眠压力参与睡眠稳态调节。本研究假设：40Hz光闪烁可能通过诱导皮质腺苷释放，激活睡眠调控通路。
2.结果
①2.140Hz光闪烁以频率和强度依赖的方式增加细胞外腺苷水平
·时空特异性：40Hz光闪烁（4000lux）可使V1区细胞外腺苷水平升高20%-30%，并持续至刺激结束后3小时；其他脑区如上丘（SC）、基底前脑（BF）也有中度升高。
·频率依赖性：40Hz效果显著优于20Hz和80Hz，且与局部场电位（LFP）γ振荡功率正相关。
·强度依赖性：4000-6000lux诱导的腺苷水平最高，低强度（<1500lux）效果短暂。
②2.2谷氨酸能和GABA能神经元是腺苷的主要来源
·神经元特异性：通过AAV介导的taCaspase3选择性敲除V1神经元后，腺苷升高效应消失；而敲除星形胶质细胞（hPMCA2w/b抑制钙信号）不影响结果。
·细胞类型：分别敲除谷氨酸能神经元（vGluT2-Cre小鼠）和GABA能神经元后，腺苷生成显著减少，证实两者均为关键来源。
③2.3ENT2介导腺苷释放
·转运蛋白依赖性：ENT2-KO小鼠中，40Hz诱导的腺苷升高和促眠效应完全消失，而ENT1-KO小鼠无显著变化。
·代谢通路：腺苷来源于ATP降解（AMPK通路），而非SAM甲基化或嘌呤补救途径。
④2.440Hz光闪烁通过V1腺苷信号促进睡眠
·动物实验：40Hz刺激30分钟可使小鼠non-REM睡眠增加2.3倍，REM睡眠增加2.87分钟，且不影响睡眠结构（如δ波功率）。
·机制验证：
o 消融V1神经元（而非SC）可阻断促眠效应；
o V1局部注射腺苷（4.5nmol/侧）可模拟40Hz的促眠效果。
⑤2.5临床转化：改善儿童失眠
·随机对照试验：49名失眠儿童接受30分钟40Hz光闪烁（2000lux）后，入睡潜伏期缩短（35.5→16.5分钟），总睡眠时间延长（468.5→532分钟），睡眠效率提高（81.4%→90.4%）。
3.讨论
本研究揭示了40Hz光闪烁通过“V1神经元-ENT2-腺苷”通路调控睡眠的新机制：
·神经化学基础：γ振荡增强导致神经元能量代谢需求增加，AMPK通路激活促进腺苷生成，ENT2介导其释放，进而抑制V1神经元活性。
·临床优势：与传统药物相比，40Hz光闪烁无日间嗜睡副作用，且在儿童中耐受性良好，为慢性失眠提供了非药物治疗方案。
·局限性：需进一步验证腺苷A1受体的作用及成人患者的疗效。
4.方法
·动物模型：C57BL/6J小鼠、ENT1/2-KO小鼠、DCX-DTR转基因小鼠。
·技术手段：
o腺苷检测：GRABAdo荧光传感器结合光纤光度法；
o睡眠记录：脑电图（EEG）/肌电图（EMG）；
o分子机制：病毒介导的神经元敲除、药物阻断（ENT抑制剂dipyridamole）。
·临床研究：49名4-16岁失眠儿童，采用多导睡眠图（PSG）评估睡眠参数。
关键词：40Hz光闪烁、腺苷、ENT2、睡眠、视觉皮层
（注：图表及参考文献部分因篇幅限制未完全翻译，完整内容请参考原文。）
翻译说明：术语参考《神经科学名词》（2021）及国际睡眠研究会标准译名，确保专业性与一致性。
