硫化氫上調(diào)Sirt1改善睡眠剝奪后認(rèn)知功能障礙：涉及拮抗海馬損傷.pdf

1、背景與目的：睡眠剝奪(Sleep deprivation,SD)可對(duì)認(rèn)知功能造成嚴(yán)重傷害，究其如何防治具有重要意義。海馬作為大腦邊緣系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，是參與學(xué)習(xí)記憶調(diào)節(jié)的重要中樞，海馬損傷是認(rèn)知功能障礙發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。沉默信息調(diào)節(jié)因子1(Silence signal regulatingfactor1,Sirt1)，作為Sirtuins家庭中的一員，在海馬中高度表達(dá)，不僅對(duì)海馬損傷具有重要的保護(hù)作用，還對(duì)突觸可塑性及學(xué)習(xí)記憶起重要調(diào)

2、節(jié)作用。硫化氫(Hydrogen sulfide,H2S)作為一種新型的神經(jīng)調(diào)質(zhì)，具有確切的神經(jīng)保護(hù)作用和學(xué)習(xí)記憶調(diào)節(jié)功能，且我們已發(fā)現(xiàn)H2S具有上調(diào)神經(jīng)細(xì)胞Sirt1表達(dá)的作用。據(jù)此，我們提出了“H2S可通過上調(diào)Sirt1發(fā)揮抗SD后認(rèn)知障礙，其機(jī)制涉及拮抗海馬損傷”的工作假設(shè)。為此，本實(shí)驗(yàn)采用改良多平臺(tái)法(modified multiple platform method,MMPM)建立SD的動(dòng)物模型，探討H2S對(duì)SD后認(rèn)知功能障礙

3、拮抗作用及其機(jī)制。
　　方法：雄性Wistar大鼠連續(xù)SD72h（采用MMPM法）建立SD動(dòng)物模型；Y迷宮、新物體識(shí)別和Morris水迷宮試驗(yàn)評(píng)價(jià)大鼠認(rèn)知功能；HE染色觀察海馬CA3區(qū)細(xì)胞排列情況及細(xì)胞形態(tài)；Tunel染色檢測(cè)海馬區(qū)神經(jīng)細(xì)胞凋亡；NNDPD(N,N-dimethyl-p-phenylenediamine sulphate)法檢測(cè)海馬內(nèi)H2S生成水平；Western blotting檢測(cè)海馬組織中胱硫醚-β

4、-合成酶(Cystathionine-bata-synthase,CBS)、3-巰基丙酮酸轉(zhuǎn)移酶(3-mercaptopyruvate sulphurtransferase,3-MST)、Sirt1、Bcl-2及Bax蛋白的表達(dá)；Elisa法測(cè)試大鼠海馬組織中Caspase-3的含量。
　　結(jié)果：
　　1.睡眠剝奪(SD)導(dǎo)致大鼠認(rèn)知功能障礙。Wistar大鼠予連續(xù)SD72h后行認(rèn)知相關(guān)行為學(xué)檢查，結(jié)果顯示，SD大鼠Y迷宮交

5、替正確率下降、新物體識(shí)別指數(shù)降低、水迷宮實(shí)驗(yàn)獲得性訓(xùn)練期第五天找到平臺(tái)的潛伏期延長、水迷宮空間探查實(shí)驗(yàn)穿過原平臺(tái)次數(shù)、目標(biāo)象限時(shí)間比和中環(huán)時(shí)間比下降。上述結(jié)果表明，SD可導(dǎo)致大鼠認(rèn)知功能障礙。
　　2.SD導(dǎo)致大鼠海馬損傷。72h-SD可導(dǎo)致大鼠海馬CA3區(qū)神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量明顯減少且呈排列疏散無序、凋亡細(xì)胞數(shù)目明顯增加，并可致海馬內(nèi)Caspase-3活性增強(qiáng)、Bcl-2表達(dá)減低和Bax表達(dá)增加。上述結(jié)果表明，SD可誘導(dǎo)大鼠海馬損傷。<

6、br>　　3.SD導(dǎo)致大鼠海馬內(nèi)源性H2S生成能力下降。72h-SD可導(dǎo)致大鼠海馬內(nèi)H2S生成酶CBS、3-MST的表達(dá)及H2S的生成減少。上述結(jié)果表明，SD可降低大鼠海馬內(nèi)H2S的生成。
　　4.H2S可改善睡眠剝奪(SD)大鼠的認(rèn)知功能。大鼠給予NaHS(30和100μmol/kg,ip)預(yù)處理7d后，再與SD共同處理72h，行認(rèn)知相關(guān)行為學(xué)檢查，發(fā)現(xiàn)NaHS(30和100μmol/kg)可增加SD大鼠的Y迷宮交替正確率、提高

7、SD大鼠的新物體識(shí)別指數(shù)、縮短Morris 水迷宮獲得性訓(xùn)練期第五天SD大鼠找到平臺(tái)的潛伏期、增加SD大鼠穿過原平臺(tái)的次數(shù)、在目標(biāo)象限時(shí)間比及中環(huán)游泳時(shí)間比。上述結(jié)果表明，H2S對(duì)SD誘導(dǎo)的認(rèn)知功能障礙具有改善作用。
　　5.H2S可減輕睡眠剝奪(SD)大鼠的海馬損傷。大鼠給予NaHS(30和100μmol/kg,ip)預(yù)處理7d后，再與SD共同處理72h后，分離海馬組織，行相關(guān)生物學(xué)指標(biāo)檢查，發(fā)現(xiàn)NaHS(30和100

8、μmol/kg)可改善 SD大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量減少及排列紊亂的現(xiàn)象、減少SD大鼠海馬CA3區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的凋亡、降低SD大鼠海馬內(nèi)Caspase-3的活性、增加SD大鼠海馬內(nèi)Bcl-2的表達(dá)及降低Bax的表達(dá)。上述結(jié)果提示，H2S可減輕SD誘導(dǎo)的大鼠海馬損傷。
　　6.H2S可上調(diào)睡眠剝奪（SD）大鼠海馬內(nèi)Sirt1的表達(dá)。72h-SD可降低大鼠海馬內(nèi)Sirt1的表達(dá)，NaHS(30和100μmol/kg)可增加SD大鼠海馬內(nèi)Sir

9、t1的表達(dá)，提示H2S可上調(diào)SD大鼠海馬內(nèi)Sirt1的表達(dá)。
　　7.Sirtinol(Sirt1抑制劑)逆轉(zhuǎn)H2S對(duì)睡眠剝奪（SD）大鼠認(rèn)知功能的改善作用。大鼠給予NaHS(30和100μmol/kg,ip)預(yù)處理7d后，再同時(shí)給予72h-SD及Sirtinol(10nmol/d,icv,for3d)，行認(rèn)知相關(guān)行為學(xué)檢查，結(jié)果顯示，Sirtinol(10nmol)可逆轉(zhuǎn)H2S對(duì)SD大鼠Y迷宮交替正確率的提高作用、新物體識(shí)別指數(shù)

10、的增加作用、Morris水迷宮獲得性訓(xùn)練期第五天找到平臺(tái)的潛伏期的縮短作用、水迷宮空間探查實(shí)驗(yàn)穿過原平臺(tái)次數(shù)、在目標(biāo)象限時(shí)間比及中環(huán)游泳時(shí)間比的增加作用。上述結(jié)果提示，抑制Sirt1可逆轉(zhuǎn)H2S對(duì)SD大鼠認(rèn)知功能的改善作用。
　　8.Sirtinol逆轉(zhuǎn)H2S對(duì)睡眠剝奪（SD）大鼠海馬損傷的拮抗作用。Sirtinol(10nmol)可抑制H2S對(duì)SD大鼠海馬CA3區(qū)神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量減少、排列紊亂及凋亡細(xì)胞數(shù)目增加的拮抗作用，并可克服H