长期睡眠限制导致青春期鼠小胶质细胞表型改变及认知功能损伤

发布时间：2020-11-15 10:18

　　 机体进行正常生理和心理活动时需要规律和充足的睡眠。由于社会节奏加快,人们工作和生活压力加大,致使现在越来越多的人遭受着不同程度的睡眠限制,并严重影响人们的正常生活。研究者们对睡眠限制的认识,更多集中于大脑中神经元的研究,近几年得益于生物研究技术的发展,定居于中枢神经系统的免疫细胞——小胶质细胞在睡眠中发挥的功能正逐渐被人们认识,但其在睡眠的生理功能和病理变化中发挥的作用还不清楚。作为中枢神经系统稳态的维持者,小胶质细胞具有不同的激活表型,并且在不同激活状态下发挥不同的功能。结合小胶质细胞的突触修剪功能,本研究通过建立青春期睡眠限制动物模型,揭示海马区神经元突触可塑性的小胶质细胞调控机制,探索睡眠限制产生认知及情绪功能损伤的作用原理,并提出一种潜在的睡眠不足导致认知损伤的预防手段。本实验以青春期睡眠限制(Sleep Restriction,SR)的C57/BL小鼠作为实验模型,共分为3组:对照组(Control,Con)、睡眠限制组(Sleep Restriction,SR)、米诺环素组(SR+Mino)。睡眠限制时间为6 h/d,连续7天,米诺环素组给予腹腔注射米诺环素(20 mg/kg)。采用物体空间定位测试OLT、物体辨别测试NORT、新颖性抑制喂养实验NSFT检测小鼠的认知功能变化,利用RT-qPCR和Western blot免疫印迹检测突触后致密区蛋白PSD95及小胶质细胞相关分子表达,结合免疫荧光染色及共定位方法检测小胶质细胞形态及突触修剪功能改变。结果发现持续一周的睡眠限制引起小鼠认知功能损伤以及小胶质细胞形态发生改变,伴随吞噬相关分子(TREM2,CD68)的表达增加,证明小胶质细胞呈现吞噬能力增强型激活。Western blot检测发现PSD95的蛋白水平明显降低,并通过免疫荧光共定位技术发现睡眠限制导致小胶质细胞对PSD95吞噬能力增强,伴随神经元活性异常,提示青春期小鼠睡眠限制后小胶质细胞突触修剪功能增强,影响神经元活性及功能异常。除此之外,小胶质细胞特异性抑制剂——米诺环素可抑制小胶质细胞激活状态,缓解神经元PSD95丢失,并改善行为学异常,进一步证明小胶质细胞在睡眠限制过程中发挥作用。综上所述,睡眠限制能够激活青春期小鼠脑内的小胶质细胞,使其产生突触修剪能力增强的应激响应,影响神经元突触可塑性,导致神经元活性异常,进而损伤小鼠认知功能。而抑制小胶质细胞激活可以部分改善长期睡眠限制导致的小鼠行为学异常。这为针对长期睡眠限制导致青少年认知损伤的预防和治疗提供了科学依据和理论指导。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：R338
【部分图文】：

第一章绪论1第一章绪论1.1研究背景1.1.1睡眠功能及睡眠不足的影响人有三分之一的时间在睡眠中度过，在机体发挥正常生理功能和进行心理活动过程中，保证充足的睡眠尤为重要。目前对于睡眠的功能仍有争议，但随着研究技术手段的发展，许多关于睡眠的研究相继被发表。在2015年Krueger等人对睡眠的功能进行了总结，表明充足的睡眠可以增强机体免疫力，降低能量消耗并储存机体能量，帮助淋巴系统清除体内毒素和废物，维持脑内突触连接，这其中也涉及到神经元与胶质细胞的联系等[1]。随着现代科技迅速发展，人们生活节奏不断加快，工作压力加大，致使现在越来越多的人遭受不同程度的睡眠限制。调查显示急性睡眠剥夺会影响人的视觉、触觉等感知能力[2]，致使人头昏脑胀，注意力不集中，警觉性下降等[3]，严重时会导致医疗和交通事故。另外慢性睡眠剥夺会降低机体完成持续任务的能力，使其心情焦虑，免疫力降低，记忆力衰退，并可能伴随如神经衰弱、抑郁症和焦虑症等[4]各种神经和精神疾病的发生（图1-1）。图1-1睡眠剥夺造成的危害[5]

电子科技大学硕士学位论文8图1-3在健康大脑中神经元与小胶质细胞借助CX3CL1-CX3CR1相互作用[86]。（A）CX3CL1-CX3CR1促进小胶质细胞向神经元回路的募集。（B）CX3CL1-CX3CR1调节兴奋性突触的成熟、活性和可塑性。（C）CX3CL1-CX3CR1信号传导可能通过调节小胶质细胞对新生凋亡细胞和突触元件的吞噬作用来影响突触发育和成年海马神经发生。综上所述，小胶质细胞依赖于不同的途径发挥其突触修剪的作用，对于突触可塑性以及参与机体学习过程和环境改变的神经网络重塑至关重要。本研究将聚焦于海马区小胶质细胞的表型及其吞噬功能，探究小胶质细胞在睡眠限制中的突触修剪功能变化，为缓解因睡眠限制引起的认知功能损伤现象提供新的治疗思路。1.2本文研究目的及内容在当今社会，由于工作和生活压力增加，人们的睡眠问题愈发严重，其产生的不利影响也逐渐增多。睡眠问题不仅存在于社会压力大的中年人和身体状况愈下的老年人，也普遍存在于青少年群体中。睡眠不足的影响涉及范围很广，其严重影响到机体的正常生理功能，包括学习记忆能力，警惕性和反应能力等。本研

第一章绪论9究通过建立小鼠睡眠限制模型，探索睡眠限制引起的认知功能损伤机制及改善手段，研究小胶质细胞表型及突触修剪功能改变对认知功能的贡献，以提供关于改善睡眠不足有害影响的基础研究数据和潜在治疗策略。图1-2本文研究思路结合已有的科研成果，在之前的研究基础上，我们假设睡眠限制会激活小胶质细胞，改变小胶质细胞的表型，使其在睡眠限制过程中对神经元的突触修剪增加，进而导致小鼠的认知功能受损，研究思路如图1-2所示。本课题的研究内容主要分为以下四个部分：（1）建立青春期小鼠睡眠限制模型，取小鼠大脑制作冰冻切片，通过免疫荧光染色技术，观察小胶质细胞形态变化，检测其激活状态。通过实时荧光定量PCR检测小胶质细胞表面特异性分子TREM2和CD68的表达。利用免疫荧光共定位技术检测CD68与小胶质细胞特异性蛋白Iba1共定位现象，判定小胶质细胞激活特征及其极化状态。（2）检测小胶质细胞与神经元之间的相关分子表达，利用免疫荧光共定位技术，计算小胶质细胞与神经元兴奋性突触后蛋白共定位系数，进一步检测小胶质细胞突触修剪功能变化。（3）通过免疫荧光染色和Westernblot检测睡眠限制对神经元的影响，测定
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本文编号：2884650