共济失调患者的睡眠中断和肌肉控制受损可能有共同的罪魁祸首

小脑中浦肯野细胞功能失调元减少了小鼠的快速眼动睡眠。

　　

共济失调影响个人行走、说话和执行其他运动功能的能力。基因突变损害或破坏浦肯野细胞——小脑中负责负责协调运动，参与认知和情绪处理的抑制性神经元——会会扰乱运动导致这种疾病。然而，一个小组证明这种大脑结构可能与另一种非运动功能有关：睡眠。浦肯野细胞功能障碍也可能改变睡眠调节。

有关共济失调患者睡眠障碍的报道引起了贝勒医学院神经科学家Roy Sillitoe的兴趣。当 Luis Salazar作为研究生加入Sillitoe的研究小组时，就有了一个研究这种相互作用的绝佳机会。“这看起来是一个非常富有成效的研究和探索领域，而且我们还没有在实验室的小鼠模型中进行过研究。”

在《Disease Models and Mechanisms》杂志上发表的一篇论文中，Salazar和他的同事证明了浦肯野细胞在共济失调中也能控制小鼠睡眠周期的某些方面。这一发现加深了人们对运动障碍（如共济失调）患者睡眠中断的理解，这种疾病会影响他们的整体健康和生活质量。“我们可以开始考虑如何治疗它，要么用药物治疗，要么用神经刺激，”Sillitoe实验室的神经科学家和博士后研究员、论文的合著者Amanda Brown说。

此前，该小组研究了两种不同的运动障碍——肌张力障碍，并证明阻止脑干神经元与小脑的交流会干扰睡眠“从那里开始，我们的想法是，首先，寻找另一个小鼠模型，同时也试图解开这里起作用的细胞机制。”为了模拟共济失调，研究小组选择性地使小鼠体内的浦肯野细胞沉默，浦肯野细胞会导致类似共济失调的运动损伤。他们使用了一个通过沉默浦肯野细胞神经传递（L7Cre;Vgatfx/fx）产生的心性失调小鼠模型，以更好地了解小脑功能障碍如何影响睡眠生理学。

由于睡眠在一定程度上受昼夜节律的控制，研究小组首先研究了共济失调小鼠体内生物钟的变化。他们记录了动物使用跑步轮来建立活动模式的频率，并在12小时的光-暗循环中经过一段适应期后，通过将小鼠置于持续的黑暗中来评估这些模式的变化。虽然沉默浦肯野细胞降低了共济失调小鼠的整体活动，但这种操作并不影响动物的昼夜节律。

接下来，研究小组通过使用电极研究大脑和肌肉的电活动来观察动物睡眠周期的变化，重点分析了睡眠结构和脑电图（ECoG）模式，基于它们与提取睡眠期间生理测量的相关性。小鼠的正常睡眠周期包括三个阶段：清醒、快速眼动（REM）和非快速眼动（NREM）。

结果发现突变的共济失调小鼠的昼夜节律活动没有改变，但它们的睡眠参数和ECoG模式被改变了。L7Cre;Vgatfx/fx突变小鼠觉醒和快速眼动（REM）睡眠减少，而非快速眼动睡眠增加。突变小鼠进入快速眼动睡眠需要更长的时间；值得注意的是，这些快速眼动睡眠缺陷在人类共济失调患者中也有观察到，反映了患有共济失调症的人的快速眼动睡眠中断。

脑电图信号的频谱分析揭示了睡眠不同频段功率分布的变化。因此，浦肯野细胞功能障碍可能影响共济失调患者不同睡眠阶段的清醒和平衡。这个发现提示了小脑功能障碍和睡眠中断之间的联系，并强调了在睡眠障碍中检查小脑回路功能的重要性。

“这为进一步调查提供了良好的科学基础，”哥伦比亚大学神经学家、转化神经科学家Sheng-Han Kuo说。他没有参与这项研究。他说，由于运动障碍会引起其他混淆效应，用光遗传学等特定方法研究浦肯野细胞的作用，可能有助于进一步支持它们参与调节睡眠。Sillitoe的研究小组还想研究更复杂的疾病模型的效果，这些模型更接近于人类疾病。Brown说：“一些非常有趣的下一步将是研究这些异常的下游信号，看看它们是如何影响睡眠过程和其他非运动功能的，特别是在这些神经系统疾病中。”