硫化氫上調Sirt1改善睡眠剝奪后認知功能障礙：涉及拮抗海馬損傷.pdf

1、背景與目的：睡眠剝奪(Sleep deprivation,SD)可對認知功能造成嚴重傷害，究其如何防治具有重要意義。海馬作為大腦邊緣系統(tǒng)中的關鍵組成部分，是參與學習記憶調節(jié)的重要中樞，海馬損傷是認知功能障礙發(fā)生的關鍵環(huán)節(jié)。沉默信息調節(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，不僅對海馬損傷具有重要的保護作用，還對突觸可塑性及學習記憶起重要調

2、節(jié)作用。硫化氫(Hydrogen sulfide,H2S)作為一種新型的神經調質，具有確切的神經保護作用和學習記憶調節(jié)功能，且我們已發(fā)現(xiàn)H2S具有上調神經細胞Sirt1表達的作用。據(jù)此，我們提出了“H2S可通過上調Sirt1發(fā)揮抗SD后認知障礙，其機制涉及拮抗海馬損傷”的工作假設。為此，本實驗采用改良多平臺法(modified multiple platform method,MMPM)建立SD的動物模型，探討H2S對SD后認知功能障礙

3、拮抗作用及其機制。
　　方法：雄性Wistar大鼠連續(xù)SD72h（采用MMPM法）建立SD動物模型；Y迷宮、新物體識別和Morris水迷宮試驗評價大鼠認知功能；HE染色觀察海馬CA3區(qū)細胞排列情況及細胞形態(tài)；Tunel染色檢測海馬區(qū)神經細胞凋亡；NNDPD(N,N-dimethyl-p-phenylenediamine sulphate)法檢測海馬內H2S生成水平；Western blotting檢測海馬組織中胱硫醚-β

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

5、替正確率下降、新物體識別指數(shù)降低、水迷宮實驗獲得性訓練期第五天找到平臺的潛伏期延長、水迷宮空間探查實驗穿過原平臺次數(shù)、目標象限時間比和中環(huán)時間比下降。上述結果表明，SD可導致大鼠認知功能障礙。
　　2.SD導致大鼠海馬損傷。72h-SD可導致大鼠海馬CA3區(qū)神經細胞數(shù)量明顯減少且呈排列疏散無序、凋亡細胞數(shù)目明顯增加，并可致海馬內Caspase-3活性增強、Bcl-2表達減低和Bax表達增加。上述結果表明，SD可誘導大鼠海馬損傷。<

6、br>　　3.SD導致大鼠海馬內源性H2S生成能力下降。72h-SD可導致大鼠海馬內H2S生成酶CBS、3-MST的表達及H2S的生成減少。上述結果表明，SD可降低大鼠海馬內H2S的生成。
　　4.H2S可改善睡眠剝奪(SD)大鼠的認知功能。大鼠給予NaHS(30和100μmol/kg,ip)預處理7d后，再與SD共同處理72h，行認知相關行為學檢查，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大鼠的新物體識別指數(shù)、縮短Morris 水迷宮獲得性訓練期第五天SD大鼠找到平臺的潛伏期、增加SD大鼠穿過原平臺的次數(shù)、在目標象限時間比及中環(huán)游泳時間比。上述結果表明，H2S對SD誘導的認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)預處理7d后，再與SD共同處理72h后，分離海馬組織，行相關生物學指標檢查，發(fā)現(xiàn)NaHS(30和100

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

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

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