七氟烷对小鼠中枢节律基因per2表达的影响及光照的调节作用

来源 :中国人民解放军海军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiu_yue9
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【研究目的】正常的昼夜节律比如正常的睡眠节律有助于人的体力、精力恢复。临床上全麻术后患者常出现昼夜节律紊乱,多表现为睡眠剥夺和睡眠紊乱。这可引起患者神经内分泌、免疫等系统功能的失调,可能与围术期恶性心血管事件及认知功能障碍等有关,导致术后恢复延迟和围术期死亡率的增加。生物的昼夜节律受生物钟调控,位于下丘脑视交叉上核(suprachiasmatic nucleus,SCN)的生物钟级别最高。SCN的生物钟信号由神经细胞内生物钟基因表达的分子振荡产生。在无外界因素影响时,其表达节律是固定的,称内源性生物钟。当受到外部环境中“授时因子”的影响后,其节律会被调制,形成外源性生物钟。生物钟信号通过神经和内分泌和代谢途径传递到外周调控周身的生命节律。近来有动物研究发现,全麻药物可以改变动物多种生物钟基因的表达,比如周期基因2(period 2,per2);同样在全身麻醉后能够观察到动物的行为节律发生改变。这些研究提示麻醉后生物钟改变可能是全麻后昼夜节律紊乱的原因。那么,被麻醉药物干扰的生物钟可否采取某种办法进行纠正呢?有研究表明,光照作用于眼内特定的视网膜神经节细胞时,可以激活视网膜下丘脑束,进而活化SCN腹侧核神经元上的N-甲基-D天冬氨酸(N-methyl-d-aspartate glutamate,NMDA)受体,启动细胞内的信号传导,引起per2基因的转录。本实验观察了长时间麻醉后小鼠中枢节律基因per2表达的变化,并探讨了不同时长的光照处理对per2表达节律紊乱是否具有纠正作用,期望为临床上全麻后患者昼夜节律紊乱的预防和处理提供新思路。【研究方法】本实验分一、二两部分:第一部分:将114只C57BL/6小鼠在光-暗周期为12h:12h(light 8:00~20:00,darkness 20:00~8:00,LD)的实验室中培养3周,白天光照强度为450lux。3周后将所有小鼠置于持续黑暗环境(darkness 8:00~20:00,darkness 20:00~8:00,DD)中培养3天。在持续黑暗培养的第4天(DD4)8点将所有小鼠随机分成对照组(C组,n=42),麻醉组(A组,n=36),麻醉后光照8h组(A+L组,n=36),之后的实验除光照处理外均在持续黑暗环境中进行。C组小鼠从DD4 8:00开始每隔4小时从中随机抽取6只断头处死,取得SCN冻存。A组在DD4 8:00~12:00之间吸入七氟烷麻醉,于12:00起每隔4小时随机从中抽取6只处死取材。A+L组在DD4 8:00~12:00之间吸入七氟烷麻醉后,在DD4 12:00~20:00之间给予光照处理,取材时间点同A组。采用RT-PCR法检测各标本中per2的表达水平。第二部分:将168只C57BL/6小鼠按第一部分的光暗周期培养。在DD4 8点将小鼠随机分为对照组(C组,n=42),麻醉组(A组,n=42),麻醉后光照8小时组(A+L组,n=42),麻醉后光照12小时组(A+EL组,n=42)。之后的实验除光照处理外均在持续黑暗环境中进行。A组、A+L组、A+EL组在DD4 8:00~12:00之间吸入七氟烷麻醉。A+L组和A+EL组在麻醉后给予光照处理,光照时间分别为8h(12:00~20:00)和12h(12:00~24:00)。四组小鼠在DD培养的第5天(DD5)从8:00开始每隔4小时从中随机抽取6只断头处死,取得SCN冻存。用RT-PCR法检测各标本中per2的相对表达量。【结果】第一部分:1、组内比较:C组per2从DD4 12:00开始有表达增加的趋势,DD4 16:00时达到最高,DD4 16:00后呈下降趋势,在DD4 24:00时达到最低,per2表达具有明显的节律性,其值在波峰、波谷与基础值相比差异具有统计学意义(P<0.01)。A组和A+L组per2基因表达在DD4 12:00均较基础值下降(P<0.01),其它各时间点per2基因表达与基础值比较无明显变化(P>0.05)。然而A+L组per2基因在DD5 8:00较DD5 4:00表达增加(P<0.05)。2、组间比较:A组和A+L组DD4 12:00、16:00和20:00的per2基因表达均较C组显著下降,而24:00 per2基因的表达均高于C组,差异均具有统计学意义(P<0.01)。在DD5 8:00,A组per2基因的表达较C组和A+L组显著下降(P<0.01)。第二部分:1、组内比较:C组DD5 8:00~DD6 8:00 per2基因表达的节律性与第一部分实验结果一致。A组各时间点per2基因表达较基础值差异无统计学意义(P>0.05);A+L组和A+EL组per2基因表达在DD5显示出节律性,具有明显的峰值(16:00)和谷值(24:00),与基础值比较差异有统计学意义(P<0.01或P<0.05);2、组间比较:A组和A+L组在DD5 8:00、12:00、16:00的per2基因表达量仍低于C组,24:00的表达量均高于C组,差异均具有统计学意义(P<0.01);而A+EL组在各个时间点per2表达与C组一致(P>0.05)。在DD5 16:00 A+L组per2的表达高于A组,但低于A+EL组,差异具有统计学意义(P<0.01);在DD5 24:00 per2的表达A+L组低于A组,但高于A+EL组,差异有统计学意义(P<0.05)。【结论】1、正常小鼠SCN中per2基因呈节律性表达,具有明显的峰值和谷值。2、七氟烷麻醉后首日SCN中per2表达失去节律性,无峰值和谷值;麻醉后立即给予8小时光照处理,per2基因节律表达在麻醉后首日无明显恢复。3、七氟烷麻醉对次日per2表达节律性仍有影响,麻醉后立即给予8小时光照可以部分纠正次日per2的节律性表达,但是峰值和谷值仍未恢复到正常水平;麻醉后延长光照时间至12小时,能使次日per2基因表达的节律和振幅恢复至接近正常水平。
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