# 5HT modulation of arousal and chemoreflex responses in intact and SCI mice.

> **NIH VA I01** · JOHN D DINGELL VA MEDICAL CENTER · 2020 · —

## Abstract

Sleep apnea is associated with autonomic, cardiovascular, metabolic and cognitive co‐morbidities.  The 
incidence of sleep apnea in the United States ranges from 2‐4 % in the general population, and is up to 15 times 
greater in individuals with spinal cord injury (SCI). Adjustments in the neural modulation of the arousal 
threshold (AT), chemoreflex sensitivity to hypoxia and hypercapnia (CS) and upper airway patency are three 
critical factors that contribute to exacerbation of sleep apnea. The exact neuromodulators that control these 
variables are enigmatic, but one possibility is serotonin (5HT) and its target receptors. Thus, plasticity of 5HT 
neurons may account for modifications in the AT, CS, upper airway patency and ultimately breathing stability 
in intact and spinal cord injured (SCI) animals.  We will explore the role of 5HT in modulating the critical 
factors that exacerbate sleep apnea in intact and SCI mice.  Aim 1 of our proposal will examine the impact of 
5HT on the AT and CS to ultimately determine the impact on sleep disordered breathing. Aim 2 will explore 
whether modifications in 5HT levels and/or receptor sub‐types following SCI, are coupled to modifications in 
the AT and CS leading to hypoventilation, blunting of upper airway muscle function and increases in the 
frequency and duration of apnea events. Aim 3 will determine whether modifications in 5HT levels and/or 
receptor sub‐types following SCI, are coupled to increases in upper airway collapsibility.  To explore these 
relationships unanesthetized, spontaneously breathing intact and SCI tryptophan hydroxylase 2 knockout 
(TPH2‐/‐) and wild type (TPH2+/+) mice will be employed. The absence of TPH2 results in the depletion of 
central nervous system 5HT, while the raphe neurons remain intact. We will measure ventilatory parameters, 
the AT and CS before and after SCI in TPH2+/+ and TPH2‐/‐ mice. Breathing events will be detected during sleep 
via electroencephalograms. Apneic events will be uncovered by monitoring ventilation and diaphragmatic 
electromyography, while monitoring of genioglossus muscle activity will be used to detect modifications in 
upper airway muscle function before and after SCI. Our results will establish if modifications in 5HT 
modulation, either via genetic depletion or SCI, leads to alterations in the AT, CS, upper airway muscle 
function and ultimately breathing stability.

## Key facts

- **NIH application ID:** 9864016
- **Project number:** 5I01BX003946-03
- **Recipient organization:** JOHN D DINGELL VA MEDICAL CENTER
- **Principal Investigator:** Jason H. Mateika
- **Activity code:** I01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** VA
- **Fiscal year:** 2020
- **Award amount:** —
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2018-01-01 → 2021-12-31

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/9864016

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 9864016, 5HT modulation of arousal and chemoreflex responses in intact and SCI mice. (5I01BX003946-03). Retrieved via AI Analytics 2026-05-22 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/9864016. Licensed CC0.

---

*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*