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目的本研究旨在观察小鼠REM期睡眠剥夺后认知行为变化,探讨REM期睡眠剥夺对认知行为的影响;比较小鼠REM期睡眠剥夺前后海马组织IGF-1蛋白和基因表达情况,进而观察下游p-Akt、p-GSK3β、bcl-2、caspase-9蛋白表达变化,炎性因子TNF-α、IL-1β、IL-6基因表达水平,从而探讨IGF-1/PI3K/Akt通路在小鼠REM期睡眠剥夺后导致的认知行为改变及炎性损伤中的作用。方法将成年8周龄左右的C57BL/6J小鼠,随机分为4组,每组6只。正常对照组(CC组):适宜环境饲养1周;REM期睡眠剥夺5d组(SD组):适宜环境饲养1周,利用MMPM法进行REM期睡眠剥夺5天;REM期睡眠剥夺5d+IGF-1组(SD+IGF-1组):适宜环境饲养1周,利用MMPM法进行REM期睡眠剥夺5天,睡眠剥夺过程中每天17:00腹腔注射rhIGF-1(50ug/kg),连续5天;REM期睡眠剥夺5d+PBS组(SD+PBS组):适宜环境饲养1周,利用MMPM法进行REM期睡眠剥夺5天,睡眠剥夺过程中每天17:00腹腔注射PBS(50ug/kg),连续5天。睡眠剥夺开始后对所有小鼠进行Morris水迷宫定位航行训练,在睡眠剥夺5天后进行空间探索实验,测试完之后处死。所有实验动物在处死之前保证12h光照12h黑暗的昼夜节律。采用Elisa法测定小鼠海马组织IGF-1含量,采用RT-qPCR测定各组小鼠海马组织IGF-1 mRNA表达水平;采用Western blot检测各组小鼠海马组织p-GSK3β、GSK3β、p-Akt、Akt、Bcl-2、Caspase-9蛋白表达水平;采用RT-qPCR检测各组小鼠海马组织IL-1β、TNF-α、IL-6基因表达水平。结果1、行为学测试结果显示,定位航行实验中,SD组较CC组小鼠第五天逃避潜伏期增加,差异有统计学意义(p=0.005),SD+IGF-1组较SD组和SD+PBS组小鼠第五天逃避潜伏期降低,差异有统计学意义(p=0.01,p=0.022);在空间探索实验中,与CC组比较,SD组小鼠处于目标象限时间缩短,穿越平台次数减少,差异有统计学意义(p=0.035,p=0.000);与SD组比较,SD+IGF-1组小鼠处于目标象限时间延长,穿越平台次数增多,差异有统计学意义(p=0.041,p=0.000)。2、酶联免疫吸附试验(Elisa)结果显示:与CC组比较,SD组小鼠海马组织IGF-1蛋白表达减少,差异有统计学意义(p=0.001);与SD组比较,SD+IGF-1组小鼠海马组织IGF-1蛋白表达升高,差异有统计学意义(p=0.039)。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果示:与CC组比较,SD组小鼠海马组织IGF-1mRNA表达减少,差异有统计学意义(p=0.004)。3、蛋白免疫印迹(Western blot)结果示:与CC组比较,SD组小鼠海马组织p-GSK3β蛋白表达升高,p-Akt蛋白表达降低,差异具有统计学意义(p=0.000,p=0.006),Bcl-2表达降低,Caspase-9表达升高,差异具有统计学意义(p=0.001,p=0.002);与SD组比较,SD+IGF-1组小鼠海马组织p-Akt与p-GSK3β蛋白表达升高,差异具有统计学意义(p=0.000,p=0.001),Bcl-2表达升高,Caspase-9表达降低,差异具有统计学意义(p=0.000,p=0.001)。4、实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果示:与CC组比较,SD组小鼠海马组织TNF-α、IL-1β、IL-6 mRNA表达水平升高,差异有统计学意义(p=0.002,p=0.008,p=0.000);与SD组比较,SD+IGF-1组小鼠海马组织TNF-α、IL-1β、IL-6 mRNA表达水平降低,差异有统计学意义(p=0.001,p=0.008,p=0.000)。结论1、小鼠REM期睡眠剥夺后海马组织IGF-1表达减少,认知功能下降;外源性补充IGF-1可以改善REM期睡眠剥夺导致的认知功能损伤,推测小鼠REM睡眠剥夺后认知功能损伤可能与海马组织IGF-1下降有关。2、小鼠REM期睡眠剥夺后海马组织IGF-1表达减少,p-Akt表达减少、p-GSK3β表达增多,补充IGF-1后p-Akt、p-GSK3β表达均增加,表明IGF-1可能参与调控PI3K/Akt/GSK3β信号传导通路。3、小鼠REM期睡眠剥夺后海马组织促凋亡因子Caspase-9表达增加,抗凋亡因子Bcl-2表达减少,补充IGF-1后,Caspase-9表达减少,Bcl-2表达增多,推测小鼠REM期睡眠剥夺后海马IGF-1/PI3K/Akt信号通路可能参与调控凋亡相关因子表达。4、小鼠REM期睡眠剥夺后海马组织促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6表达增加,补充IGF-1后,促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6表达降低,推测小鼠REM期睡眠剥夺后海马IGF-1/PI3K/Akt信号通路可能参与调节促炎因子表达。综上所述,小鼠海马组织IGF-1/PI3K/Akt通路可能是小鼠REM期睡眠剥夺后认知功能改变与凋亡调控变化和炎性损伤的机制之一,IGF-1可能为睡眠剥夺后认知功能损伤的干预靶点,从而为睡眠剥夺后认知功能损伤的治疗提供理论依据。