基于基因芯片技术的刺五加改善果蝇睡眠作用的机制研究

【摘要】： 目的: 以果蝇为模式生物,在基因水平探讨刺五加改善睡眠的作用机制。 方法: 本实验采用果蝇活动监测技术和夜间亮-暗交替刺激剥夺果蝇睡眠的方法,研究刺五加对正常果蝇和果蝇睡眠剥夺模型的睡眠-觉醒周期的影响。在此基础上,应用果蝇全基因组表达谱芯片技术研究刺五加对果蝇睡眠-觉醒相关基因表达的影响,并通过生物信息学中数据分析技术探讨刺五加改善睡眠的机制。 结果: 1、雌果蝇攀爬指数在1日龄到32日龄内稳定的保持在最高水平;雄果蝇攀爬指数在1日龄到22日龄内稳定的保持在最高水平;7日龄到17日龄的雌、雄果蝇的攀爬指数无显著性差异。 2、雌果蝇的睡眠总时间和睡眠指数随日龄的变化, 2日龄到12日龄时呈增加趋势,12日龄到32日龄时呈降低趋势;雄果蝇的睡眠总时间和睡眠指数随日龄的变化,2日龄到22日龄时呈增加趋势。 3、7日龄的雌、雄果蝇的睡眠总时间存在着显著差异(P0.01),雌果蝇总睡眠时间明显少于雄果蝇(P0.01);雌果蝇的睡眠主要集中夜间,而雄果蝇白天的睡眠时间和夜晚的睡眠时间无显著性差异。 4、夜间亮-暗交替刺激均能显著降低雌、雄果蝇的睡眠时间(P0.01)和睡眠指数(P0.01)。 5、0.125mg/ml的地西泮对雌、雄果蝇的亮-暗交替刺激睡眠剥夺模型的睡眠时间和睡眠指数有明显的恢复作用(P0.05)。 6、0.125%-1%的刺五加对均能显著增加雌、雄果蝇睡眠总时间(P0.05)和雌果蝇的睡眠指数(P0.05),0.25%的刺五加可极显著增加雌、雄果蝇睡眠总时间(P0.01)和睡眠指数(P0.01)。 7、0.25%的刺五加给药4d-7d能极显著增加雌果蝇的睡眠总时间(P0.01)和睡眠指数(P0.01);0.25%的刺五加给药2d-7d能极显著增加雄果蝇的睡眠总时间(P0.01),给药4d-7d能显著增加雄果蝇睡眠指数(P0.05)。 8、0.5%和1%的刺五加能显著增加雌果蝇睡眠剥夺模型的睡眠总时间 (P0.05),0.25%-1%的刺五加能显著增加雌果蝇睡眠剥夺模型的睡眠指数(P0.05);刺五加对雄果蝇睡眠剥夺模型的睡眠总时间和睡眠指数均无显著性影响。 9、1%的刺五加给药2d-7d能极显著增加雌果蝇睡眠剥夺模型睡眠时间(P0.01),给药3d-7d能显著增加雌果蝇的睡眠指数(P0.05)。 10、1%的刺五加给药4天,可使果蝇头部194个已知功能基因差异表达,上调基因80个,下调基因114个;夜间亮-暗交替刺激,可使果蝇头部184个已知功能基因差异表达,上调基因83个,下调基因101个;1%的刺五加给药4天和夜间亮-暗交替刺激共同作用,可使果蝇头部685个已知功能基因差异表达,上调基因188个,下调基因497个。 结论: 1、果蝇攀爬指数随日龄增加逐渐降低。 2、雌果蝇的睡眠总时间和睡眠指数随日龄的变化,在12日龄前呈增加趋势,之后呈降低趋势;雄果蝇的睡眠总时间和睡眠指数随日龄的变化,2日龄到22日龄时呈增加趋势。 3、浓度为0.25%-1%刺五加可明显改善雌、雄果蝇的睡眠-觉醒周期;刺五加改善雌、雄果蝇睡眠-觉醒周期的最佳给药方案:0.25%的刺五加,给药时间≥4天。 4、浓度为0.25%-2%刺五加可明显改善雌果蝇的睡眠剥夺模型的睡眠-觉醒周期,刺五加对雄果蝇睡眠剥夺模型睡眠-觉醒周期没有改善作用;刺五加改善雌果蝇睡眠剥夺模型睡眠-觉醒周期的最佳给药方案:1%的刺五加,给药时间≥3天;。 5、刺五加改善果蝇睡眠的作用,是以dco、slo和DopR2等基因为主要参与者的多基因参与的过程、多基因共同调节的结果。