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食欲素与睡眠的实验研究

黄坚  
【摘要】:1998年,两个实验室独立发现了食欲素A和B(orexin A和B,又称为hypocretin 1和2)。近年来的研究已经证实食欲素主要参与睡眠的调节。尤其与觉醒有明显的关系。首先发现食欲素受体—2突变的狗表现为类似人的发作性睡病,其次,剔除食欲素基因的小鼠也表现出发作性睡病。合成食欲素的神经元胞体位于外侧下丘脑。Orexing A和B均来自前食欲素原(prepro-orexin)。对于外侧下丘脑区的食欲素原是否有生理节律的变化,以及睡眠剥夺对其的影响目前有不同的报道。Fos基因作为觉醒的一个标记已经广泛用于神经生物学的研究。我们通过免疫组化的方法,通过观察orexin神经元的fos表达来进一步了解orexin与觉醒的关系。 我们用RT-PCR检测了大鼠在正常睡眠觉醒情况下以及4、8、12和24小时睡眠剥夺后,下丘脑和大脑皮层前食欲素原mRNA的表达。在正常睡眠觉醒情况下,下丘脑前食欲素原mRNA表达量,在光亮期(安静期)为:0:00,O.835±0.045;4:00,0.349±0.009;8:00,0.332±0.011;12:00,0.357±0.004;光暗期(活动期)为:16:00,0.406±0.012;20:00,0.694±0.027:24:00,0.835±0.045。而大脑皮层前食欲素原mRNA表达量,在光亮期(安静期)为:0:00,0.019±0.001;4:00,0.014±0.000:8:00, 第二军医大学在职申请博士学位论文 0.025士0.012;12:00,0.021士0.003;光暗期(活动期)为: 16:00,0 .0 16士0.007;20:00,0.031士0.004;24:00, 0.019士0.001。下丘脑前食欲素原mRNA表达量明显高于大脑皮层 并呈现出昼夜节律的变化,在光暗期(活动期)下丘脑前食欲素 原mRNA表达量要明显高于光亮期(安静期)。而大脑皮层没有类 似的变化。睡眠剥夺4小时后下丘脑和大脑皮层前食欲素原mRNA 表达量没有明显变化,睡眠剥夺前与4h睡眠剥夺后比较表达量 为:下丘脑0.349士0.009比0.398士0.034;大脑皮层 0.014士0.000比0.022士0.009。随着睡眠剥夺时间的延长,表达 逐渐增加。剥夺睡眠8h:下丘脑0.518士0.043,大脑皮层 0.197士0.027;剥夺睡眠12h:下丘脑0.636士0.047,大脑皮层 0.184士0.033;剥夺睡眠24h:下丘脑0.827士0.042,大脑皮层 0.366士0.045。与睡眠剥夺前相比较P0.001。睡眠剥夺以后, 下丘脑和大脑皮层的前食欲素原mRNA表达量均有明显的增高。 另外,我们用免疫组化的方法观察了正常睡眠觉醒情况下和 24小时全面睡眠剥夺后大鼠下丘脑食欲素能神经元表达FoS的变 化。光亮期和光暗期大鼠下丘脑区表达FoS的食欲素能神经元数 目有明显差异,光亮期为13士1.9,而光暗期为172.7士19.6。全 面睡眠剥夺48小时后大鼠下丘脑区表达FoS的食欲素能神经元的 数目为215.8士n.0,与光亮期和光暗期相比有明显差异 (P0.001)。在光暗期,orx+FoS+神经元占总的食欲素能神经元 的69%,在光亮期占23%,而在全面睡眠剥夺48小时的大鼠要 第二军医大学在职申请博士学位论文 高达77%。在光暗期(活动期),大鼠下丘脑区表达FoS的食欲 素能神经元明显多于光亮期(安静期),而24小时全面睡眠剥夺 后大鼠下丘脑表达FoS的神经元要明显多于光暗期和光亮期。结 果提示下丘脑的食欲素能神经元对觉醒有促进作用;在睡眠剥夺 期间为仍然维持长时间的觉醒状态,需要更多的食欲素能神经元 的活动。表现为FoS表达的神经元明显增多。 通过以上的实验结果可以证实,下丘脑是睡眠调节的中枢部 位,下丘脑食欲素的分泌控制着正常的睡眠一觉醒周期,并发现 了大脑皮层没有明显的节律变化。食欲素的作用是维持觉醒状态, 因此,在剥夺睡眠时为了保持长时间的觉醒状态,有更多的食欲 素能神经元活动;需要机体增加食欲素分泌。 通过本组实验的研究为进一步开展发作性睡病的研究打下基 础。


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