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目的:
1.观察REM睡眠剥夺后大鼠大脑皮质PERK活化和磷酸化eIF2α蛋白表达情况,旨在探讨睡眠剥夺后内质网应激途径脑损害的病理生理机制。
2.给予药物依达拉奉,观察睡眠剥夺对大鼠大脑皮质PERK活化和磷酸化eIF2α蛋白表达的影响,旨在探讨睡眠剥夺导致内质网功能紊乱的情况下,依达拉奉可能的神经保护作用,为进一步阻止睡眠剥夺后脑损害的病理过程提供理论依据。
方法:
将大鼠随机分为正常单独笼养对照组(normal cage control,CC,n=10),大平台实验环境对照组(tank control,TC,n=10),睡眠剥夺组(sleepdeprivation,SD,n=70),其中SD组又分睡眠剥夺模型组,生理盐水组和依达拉奉组。睡眠剥夺模型组包括SD6h、SDl2h、SD24h、SD72h共4个时段组;生理盐水组和依达拉奉组包括SD6h、SD12h、SD24h共3个时段组。依达拉奉组在睡眠剥夺开始按10mg/Kg剂量腹腔注射依达拉奉;生理盐水组按同样的时间和方式给予等量生理盐水;睡眠剥夺模型组和对照组不予药物处理。采用改良多平台睡眠剥夺法进行不同时间REM睡眠剥夺。应用免疫组织化学方法和蛋白质免疫印记(Western blot)技术检测大鼠额叶磷酸化eIF2α蛋白表达的分布特点和变化规律;应用蛋白质免疫印记技术检测大鼠额叶PERK活化的情况;应用蛋白质免疫印记技术观察依达拉奉对大鼠额叶磷酸化eIF2α和磷酸化PERK的影响。
结果:
1.睡眠剥夺后大鼠皮质磷酸化eIF2α蛋白和磷酸化PERK蛋白表达的变化免疫组化观察到eIF2α(P)免疫反应阳性产物为细胞质内棕褐色染色:Western Blot实验发现,睡眠剥夺模型组与对照组相比,REM睡眠剥夺早期大鼠皮质激活了磷酸化的eIF2α,在12小时(1.103±0.2)达到高峰,并持续到24小时(1.095±0.157)。睡眠剥夺72小时(0.566±0.074)后逐渐下降,但仍高于对照组和SD6小时组。Western Blot实验显示REM睡眠剥夺早期大鼠皮质激活PERK,其活化形式PERK(P)蛋白表达也显示了先升后降趋势。睡眠剥夺模型组中,SD12小时组(0.59±0.098)和SD24小时组(0.68±0.14)PERK(P)表达最明显,在SD24小时达峰值,SD72小时组(0.45±0.108)PERK(P)蛋白下调,但仍高于对照组和SD6小时组。
2.依达拉奉对REM睡眠剥夺大鼠皮质磷酸化eIF2α和磷酸化PERK蛋白表达的影响给予药物依达拉奉后,SD6小时,SD12小时和SD24小时三个睡眠剥夺时段大鼠皮质PERK(P)和eIF2α(P)的表达被抑制,蛋白水平下降。与模型组和生理盐水组比较均有显著性差异(P<0.01)。
结论:
1.短时间REM睡眠剥夺能诱导大鼠皮质磷酸化eIF2α蛋白表达,使蛋白翻译受抑。这种在翻译水平调控的方式是使得机体得到保护行之有效的手段之一。
2.REM期睡眠剥夺数小时引起了大鼠额叶皮质eIF2α激酶PERK活化,提示睡眠剥夺启动了内质网应激反应过程中未折叠蛋白应答通路之一即eIF2α磷酸化途径。随着睡眠剥夺时间的延长,磷酸化PERK和磷酸化eIF2α蛋白表达仍持续在较高水平,意味着其可能诱发促凋亡因子表达,这或许是睡眠剥夺造成脑组织损害的机制之一。
3.依达拉奉能抑制短时间睡眠剥夺后磷酸化PERK和磷酸化eIF2α蛋白的表达,这意味着在睡眠剥夺导致内质网功能紊乱的情况下,依达拉奉可能是通过减轻内质网应激起脑保护作用,临床可应用该作用阻止睡眠剥夺后脑损害的病理过程。