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【Customer Case】Aplicación del sistema de pletismografía de cuerpo entero en la investigación del sueño

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Las neuronas CeA SST+ regulan el insomnio inducido por el estrés

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Resumen de la investigación

Recientemente, un equipo de investigación dirigido por Li Chen, del Laboratorio Clave de Descubrimiento de Fármacos e Investigación Estructural y Funcional de Fujian, del Departamento de Farmacología de la Facultad de Farmacia de la Universidad Médica de Fujian, publicó en Communications Biology un estudio titulado "Las neuronas somatostatinas de la amígdala central modulan el insomnio de inicio del sueño inducido por el estrés".

Aplicación de la WBP

En este estudio, el equipo utilizó el WBP-4M (un sistema de pletismografía de cuerpo entero para ratones desarrollado de forma independiente por TOW-INT TECH) para monitorizar los parámetros respiratorios. En concreto, bajo anestesia, se registraron el volumen corriente (Vt) y la frecuencia respiratoria en ratones. Se aplicó estimulación con luz azul (10 ms, 30 Hz, 3-5 mW/mm², 1 min) para activar neuronas somatostatina-positivas (SST+) en la amígdala central (CeA) para observar su impacto en la frecuencia respiratoria.
Los resultados revelaron que la activación de las neuronas SST+ de la CeA aumentaba significativamente la frecuencia respiratoria (control: 87,8 ± 6,537 respiraciones/min → post-estimulación: 106.7 ± 6,926 respiraciones/min). Esto indica que las neuronas CeA SST+ no sólo regulan los comportamientos similares a la ansiedad y las transiciones sueño-vigilia, sino que también modulan las métricas fisiológicas relacionadas con el estrés (por ejemplo, la frecuencia respiratoria), apoyando aún más su papel crítico en los trastornos del sueño inducidos por el estrés.

Métodos experimentales
1. Fotometría de fibra
- Se registró la dinámica del Ca²⁺ de las neuronas CeA SST+ bajo factores estresantes (restricción, cama de rata, soplo de aire, cambio de jaula).
- Las neuronas fueron marcadas usando AAV-GCaMP7s dependientes de Cre, y las señales de fluorescencia fueron monitorizadas mediante fibras ópticas.

2. Optogenética
- Expresión de ChR2 en neuronas CeA SST+ de ratones SST-Cre. Se utilizó activación aguda o semicrónica (luz azul de 20 Hz) para evaluar las transiciones sueño-vigilia.
- Las grabaciones combinadas de EEG/EMG analizaron las etapas del sueño (latencia y probabilidad de las transiciones NREM→vigilia).

3. Quimiogenética
- Se empleó la tecnología DREADD (activación hM3Dq e inhibición hM4Di) para modular crónicamente la actividad neuronal CeA SST+, evaluando los efectos sobre la latencia y la arquitectura del sueño.

4. Análisis conductuales y fisiológicos
- Prueba de campo abierto (OFT) y laberinto elevado (EPM): Evaluación de comportamientos similares a la ansiedad.
- WBP-4M: Registro de la frecuencia respiratoria y el volumen tidal bajo estimulación optogenética.
- Pupilometría: Cuantificación de la dilatación pupilar durante la activación de las neuronas CeA SST+.

5. Modelos de estrés
- Cambio de jaula: Imitación del "efecto de la primera noche" transfiriendo ratones a una jaula previamente habitada por otros ratones.
- Estrés por restricción: Restricción del movimiento de los ratones durante 1 hora para inducir dificultades para conciliar el sueño.

6. Inmunohistoquímica
- Se detectó la expresión de c-fos para validar la activación neuronal y se confirmó la especificidad de las neuronas SST+ mediante el marcaje con anticuerpos SST.
Resultados experimentales
1. Respuestas neuronales CeA SST+ al estrés
- Múltiples estresores (restricción, cama de rata, soplo de aire, cambio de jaula) aumentaron significativamente la actividad Ca²⁺ en las neuronas CeA SST+ (por ejemplo, ΔF/F aumentó del 4,5% al 17,5% tras el cambio de jaula).

2. Efectos de la activación optogenética
- La activación aguda (luz azul de 20 Hz) acortó la latencia NREM→vigilia a 11,6 segundos (frente al control: 60 segundos) con una probabilidad de transición del 100%.
- La activación semicrónica (1 hora) prolongó la latencia del sueño (35,05 min frente al control: 1,56 min) y aumentó la duración de la vigilia (51,19 min frente a 21,20 min).

3. Modulación quimiogenética
- La activación (tratamiento con CNO) prolongó la latencia del sueño hasta 69,6 minutos (frente al control: 18,5 minutos), mientras que la inhibición alivió el insomnio inducido por el estrés (la latencia se redujo de 51 a 27 minutos).
- La inhibición de las neuronas CeA SST+ no alteró la arquitectura fisiológica del sueño, lo que indica especificidad para el insomnio inducido por estrés.


4. Cambios conductuales y fisiológicos
- La activación de las neuronas CeA SST+ indujo comportamientos similares a la ansiedad (reducción del tiempo central en OFT, aumento del tiempo con el brazo cerrado en EPM) y elevó la frecuencia respiratoria (106,7 frente a la línea de base: 87,8 respiraciones/min).

Conclusiones de la investigación
Mediante la integración de enfoques multimodales, el equipo concluyó:
1. Las neuronas CeA SST+ son reguladores clave del insomnio inducido por el estrés. Estas neuronas se activan bajo estrés, promoviendo la vigilia y prolongando la latencia del sueño.
2. Especificidad de la diana: La inhibición de las neuronas CeA SST+ alivió el insomnio relacionado con el estrés sin alterar el sueño normal, lo que pone de relieve su potencial terapéutico.
3. Hipótesis del mecanismo neuronal: Las neuronas CeA SST+ pueden regular el equilibrio sueño-vigilia suprimiendo regiones que promueven el sueño (por ejemplo, neuronas vIPAG NTS+) o integrando señales de estrés (por ejemplo, entradas PVT, VTA).
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Referencias

[1]Yao W, Huang S X, Zhang L, et al. Las neuronas somatostatina de la amígdala central modulan el insomnio de inicio del sueño inducido por el estrés[J]. Comunicaciones Biología, 2025, 8(1): 381.