目的:阻塞性睡眠呼吸暂停（obstructive sleep apnea,OSA）是指睡眠过程中反复出现上呼吸道阻塞的一种睡眠障碍,可导致血氧饱和度反复降低、睡眠片段化、交感神经自主活动增强。OSA与全身多系统疾病相关,包括认知功能障碍、高血压、糖尿病、致死性和非致死性冠状动脉事件、心律失常（如房颤和非持续性室性心动过速）、充血性心力衰竭、中风和死亡。OSA对认知功能的影响包括注意力和警觉、记忆和学习、心理运动功能、情绪调节和执行功能。多个前瞻性研究发现在基线时患有OSA的患者在随访时更容易出现认知功能障碍甚至痴呆。OSA引起的认知功能障碍需要引起我们的注意。神经认知功能障碍出现可能的机制包括以下几方面:间歇性低氧血症、睡眠剥夺和睡眠片段化、高碳酸血症,损伤了大脑细胞和破坏了大脑的化学稳态。其中间歇性低氧血症是OSA的主要表现也是最重要的生理机制之一。间歇性低氧血症可能通过缺血/再灌注机制和氧化应激反应造成机体的损伤。既往研究发现,间歇性低氧血症与程序性细胞死亡或细胞凋亡有关。多项动物研究发现慢性间歇低氧（chronic intermittent hypoxia,CIH）可以引起大鼠及小鼠认知功能障碍,但其机制尚不明确。中枢胆碱能系统是认知功能的重要调节系统,参与学习和记忆的形成过程。有研究发现CIH可导致大鼠空间学习记忆能力下降,与其基底前脑胆碱乙酰转移酶表达降低有关。在神经退行性疾病如阿尔兹海默病中发现胆碱能神经元的减少跟认知障碍有关。而这些神经元兴奋性的调节和神经递质的释放受烟碱型乙酰胆碱能受体（nicotinic acetylcholine receptor,n AChR）的调控。动物研究发现,海马中的nAChR参与工作记忆的调节,在腹侧或背侧海马中阻断nAChR导致径向臂迷宫任务的工作错误次数增加。在中枢神经系统中,表达量最多的nAChR有α4β2和α7这2种亚型,其中α7nAChR广泛分布于中枢神经系统,如大脑皮质的I和VI层、海马的CA1、CA3和齿状回、基底核和网状丘脑核。多项研究发现α7nAChR具有神经保护作用,可以改善脑缺血,减轻脑出血引起的血肿,对阿尔兹海默症和精神分裂症等的认知功能障碍也有改善作用。然而,α7nAChR与认知功能相关的机制和信号传导途径仍不清楚。α7nAChR具有高Ca2+通透性,有研究发现其可激活MAPKs信号通路细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase,ERK1/2）和环磷腺苷效应元件结合蛋白（c AMP-response element bingding protein,CREB）信号传导途径。ERK1/2被激活后,发生核转位,直接激活某些转录因子,同时ERK通过活化核糖体S6激酶,激活下游转录因子CREB,CREB进入细胞核,启动CRE依赖的基因转录。磷酸化ERK1/2还能直接磷酸化CREB,进而激活下游的转录过程。磷酸化的CREB是一种转录因子,在神经保护、神经传递以及学习和记忆中发挥重要作用。有研究发现,CIH所致认知功能障碍与ERK1/2、CREB水平改变有关。脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor,BDNF）是促进神经细胞生长、存活和神经元间通讯的重要分子,它在长期记忆和认知功能中起着重要作用。有研究发现小鼠间歇性低氧后BDNF在海马中的表达减少和长时程增强（long-term potentiation,LTP）减弱有关,考虑BDNF减少是CIH所致认知缺陷的机制之一。CREB和BDNF在神经元存活、突触可塑性的形成以及学习记忆过程中至关重要。CREB可调控过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子α（peroxisome proliferator-activated receptorγcoactivator1α,PGC-1α）和BDNF的表达。PGC-1α通过调节下游膜蛋白FNDC5的表达来增强长时程增强,从而提高学习和记忆能力,通过调控FNDC5影响BDNF的表达。PGC-1α是核受体转录因子PPARγ的相互作用因子,并作为高度保守的转录共激活因子,可调节线粒体生物发生因子来维持线粒体的功能,在线粒体代谢、葡萄糖和脂质的维持以及能量稳态中起重要的作用,保护神经元免受破坏。PGC-1α的表达在神经退行性疾病和衰老中具有神经保护作用。PGC-1α可调节含纤连蛋白III型结构域的5（recombinant Fibronectin Type III Domain Containing Protein 5,FNDC5）,改善衰老引起的认知功能障碍。还有研究发现PGC-1α参与神经元树突棘的形成和维持。多个研究发现在抑郁症,癫痫,中风和阿尔茨海默氏病中均通过以上通路影响认知功能。本研究拟建立CIH模型,观察CIH时长对小鼠认知功能的影响,通过给予α7nAChR特异性激动剂PNU-282987,观察小鼠认知功能的变化,以及探索ERK1/2/CREB通路和PGC-1α、FNDC5、BDNF是否参与到α7nAChR对认知功能的调控。研究方法:本实验分为三部分。第一部分:选取4周鼠龄的雄性CD-1小鼠（SPF级）30只,随机分为空气对照组、CIH2周组、CIH4周组,在CIH第26天低氧完成后开始新物体识别（novel object recognition,NOR）实验和Morris水迷宫（Morris water maze,MWM）实验,评估小鼠的认知功能。第二部分:选取4周鼠龄的雄性CD-1小鼠（SPF级）104只,随机分为4组,CIH4周组,CIH4周+DMSO组（sham组）,CIH4周+PNU-282987组（PNU组）,CIH4周+α7nAChR特异性抑制剂甲基牛扁碱（methyllycaconitine,MLA）+PNU-282987组（MLA+PNU组）。从CIH第26天开始每天低氧前给予PNU组小鼠PNU-282987（5mg/kg）腹腔注射,MLA+PNU组给予5mg/kg MLA腹腔注射15分钟后给予PNU5mg/kg腹腔注射,sham组给予2%DMSO腹腔注射,PNU及MLA均用2%DMSO助溶。第三部分:将第二部分的小鼠每组各取10只行新物体识别实验和Morris水迷宫实验;再分别各取8只小鼠行TUNEL（terminal deoxynucleotidyl transferase d UTP nick end labeling）检测,免疫组化检测、western blotting检测ERK1/2/CREB通路蛋白的表达和PGC-1α、FNDC5、BDNF蛋白的表达。采用Image J和SPSS统计软件进行分析,P<0.05表示差异有统计学意义。结果:1、不同CIH时长对小鼠认知功能的比较:新物体识别实验中,与正常对照组（0.337±0.165）相比,可观察到CIH2周组小鼠的平均辨识比（0.253±0.160）降低但无统计学差异,而CIH4周组小鼠平均辨识比（-0.127±0.154）显著降低,有统计学差异。与CIH2周组小鼠相比,CIH4周组小鼠的平均辨识比降低,有显著统计学差异。Morris水迷宫实验中,在4天的定向航行训练中,小鼠找到平台的潜伏期随着训练天数的增加逐渐缩短;与正常对照组相比,CIH2周组小鼠平均潜伏期无显著统计学差异,而CIH4周组小鼠在第1-4天均可观察到找到平台的潜伏期显著增加,表明CIH可导致小鼠的学习记忆能力下降。与CIH2周组小鼠相比,CIH4周组小鼠的潜伏期在第1-4天均具有显著性差异。第5天探索实验即撤去平台后,计算小鼠在Morris水迷宫中穿越原平台位置的次数,结果表明与正常对照组（5.7±2.058）相比,CIH4周组小鼠穿越平台的次数（2.10±1.197）明显减少,有显著统计学差异,而CIH2周组（4.90±1.912）没有显著统计学差异。与CIH2周组小鼠相比,CIH4周组小鼠穿越平台的次数显著减少。2、PNU对CIH4周组小鼠认知功能的影响:在新物体识别实验中,统计分析显示4组小鼠对物体的探索总时间无显著差异（p>0.05）,与CIH4周组（-0.141±0.125）、sham组（-0.082±0.161）、MLA+PNU组（-0.183±0.295）相比,PNU组小鼠的平均辨识比（0.180±0.105）有显著性统计学差异。Morris水迷宫实验中,在4天的定向航行训练中,与CIH组和sham组相比,PNU组的小鼠潜伏期缩短。第5天撤去平台后,与CIH组（2.10±1.37）、sham组（2.30±1.252）相比,PNU组小鼠穿越平台的次数（4.7±1.418）明显增加,有显著统计学差异。3、各组小鼠海马组织行TUNEL检测结果提示,PNU组小鼠海马TUNEL阳性细胞百分比较CIH组、sham组、PNU+MLA组明显减少。各组小鼠海马组织行免疫组化检测结果显示,PNU组小鼠CA1区、CA3区、DG区p CREB、BDNF蛋白表达量较CIH组、sham组、PNU+MLA组增加。各组小鼠海马组织行western blotting相对定量检测后各指标表达水平的比较:与CIH组、sham组相比,PNU组磷酸化ERK1/2和磷酸化CREB表达增加,有显著统计学差异（p<0.05）,总ERK1/2和总CREB水平各组间无明显差异。MLA+PNU组可见ERK1/2和CREB磷酸化表达减少,但无统计学差异。与CIH组、sham组相比,PNU组PGC-1α、FNDC5、BDNF表达均增加,有显著统计学差异（p<0.05）。MLA+PNU组可见PGC-1α、FNDC5、BDNF表达减少,但无统计学差异。结论:CIH 4周可引起小鼠的学习记忆能力等认知功能障碍。腹腔注射α7nAChR激动剂PNU-282987可改善CIH所致认知功能障碍,小鼠海马组织中p-ERK1/2、p-CREB、PGC-1α、FNDC5、BNDF的表达水平升高,可能通过ERK1/2/CREB通路及上调PGC-1α、FNDC5、BNDF的表达起到改善认知功能障碍的作用。