第四届“构想杯”申请书-(2)

1 重庆医科大学重庆医科大学 第四届第四届 构想杯构想杯 创新实验设计大赛创新实验设计大赛 项目申请书项目申请书 项目名称 项目名称 糖尿病与睡眠障碍的相关性以及相关度 糖尿病与睡眠障碍的相关性以及相关度 同时分析相关危险因素同时分析相关危险因素 指导老师 指导老师 申申 请请 者 者 王补云王补云 专业年级 专业年级 20152015 级临床医学级临床医学 联系电话 联系电话 1389688361413896883614 2 申请日期申请日期 20172017 年年 1010 月月 2424 日日 项目 名称 糖尿病与睡眠障碍的相关性以及相关度 同时分析相关危险因素 研究 项目 所属 学科 内科学 姓名性别学办专业年级手机学号签名 王补云女一15 临床 138968836142015220900 刘妍伶女四16 护理 187237127992016220712 刘雨露女四16 护理 183234155152016220714 曾子桓女四16 护理 153303413932016220811 项目 小组 成员 余秋华女四17 护理 182902579022017222517 指导 老师 3 项目 摘要 400 500 字 睡眠障碍包括睡眠不全和睡眠破裂 是指睡眠量 质或定时异常 或者 是在睡眠中或睡眠一觉醒来时发生异常行为或生理事件 几项大型前瞻性研 究表明 这些睡眠障碍与葡萄糖代谢异常和糖尿病风险增加有关 睡眠障碍 或睡眠质量差可能对血糖调节产生负面影响 引起糖耐量减低和胰岛素敏感 性下降 从而加重 2 型糖尿病的发展的严重程度 此外 相关动物模型的研究已经把昼夜节律系统的破坏作为不良代谢结 果的推定风险因素 睡眠障碍可由调节睡眠觉醒的内部机制异常引起 也可 以由躯体疾病引起 因此 疾病和睡眠对于人体健康的影响不是单向的 而 是双向的 同时研究发现睡眠昼夜调节在调节胰岛素的产生 胰岛素敏感性 以及葡萄糖利用中发挥巨大作用 当机体因为各种原因出现睡眠障碍 可能 继发导致代谢综合征 胰岛素抵抗 血糖代谢异常等一系列问题 现就睡眠障碍对糖尿病的影响进行分析 并探讨睡眠障碍可能导致的代 谢指标的变化 通过设计小鼠慢性睡眠限制实验 发现其中的相关危险因素 与糖尿病发展调控相关 本次实验可以为临床上优化睡眠和昼夜节律功能作为预防或治疗糖尿病 的新型行为干预措施提供参考依据 8 一 立论依据一 立论依据 2型糖尿病 T2DM 对人群的健康影响巨大 糖尿病患者随着病程的延长往往出现 睡眠障碍 但尚未引起临床的足够重视 研究发现糖尿病患者睡眠障碍发生率较高 往往两者互为因果 相互影响 形成恶性循环 1 与大多数哺乳动物不同 人类的睡眠一般被合并成一个单一的7 9h 的过程 在 睡眠期间 胰岛 细胞的反应性和胰岛素敏感性会受到睡眠昼夜调节的影响 同时 葡萄糖耐受性和动态平衡也会受其调控 2 机体中葡萄糖水平的调节依赖于葡萄糖产 生和消耗之间的平衡 血糖主要由肝脏产生 并被胰岛素依赖性组织 肌肉和脂肪等 和胰岛素非依赖性组织 大脑 所利用 3 因此血糖稳态既依赖于胰腺 细胞精准地 释放胰岛素 又需要胰岛素充分地发挥作用 而睡眠障碍会影响胰岛素的释放和敏感 性 以及对机体多种激素的调节 从而会使糖尿病风险增加 故糖尿病性睡眠障碍对 机体影响巨大 主要表现在以下两方面 一方面 睡眠障碍会促进下丘脑 垂体 肾上 腺素皮质系统释放较多糖皮质激素 导致葡萄糖产生增加 利用减少 最终影响血糖 控制 另一方面 夜间胰高血糖素 儿茶酚胺 皮质醇等胰岛抵抗性激素可因睡眠障 碍而发生神经生化改变 导致胰岛素敏感性降低 血糖稳态发生改变 促使并发症的 发生 加重2型糖尿病的发展 4 此外 研究者在大鼠模型中发现 随着睡眠剥夺时间的延长 大鼠血清促肾上腺 皮质激素 ACTH 表达水平首先呈升高的趋势 并在睡眠剥夺的第3天达到最高值 之 后呈明显下降趋势 而血清中皮质醇水平也随之呈现逐渐升高的趋势 并于睡眠剥夺 后第5天达到最高值 之后逐渐下降 该研究明确证实了睡眠不足对 FC 的影响 因此 睡眠障碍患者血浆皮质醇水平升高可能是引发糖尿病的病理生理机制之一 5 众所周 知糖皮质激素能够在多个胰岛素作用的靶点上影响胰岛素敏感性 还能直接抑制胰岛 细胞分泌胰岛素 6 在早期 糖皮质激素能损坏跨膜葡萄糖转运子4 GLUT 4 的能 力 使得葡萄糖无法转运至细胞表面被机体所利用 7 还有研究证实 糖皮质激素能 够阻碍骨骼肌合成糖原 降低葡萄糖利用率和胰岛素受体亲和力 8 大量的流行病学研究表明 睡眠短暂或中断 慢性睡眠剥夺可能加速2型糖尿病 发病及相关病症的严重程度 会使糖尿病发生风险增加 9 然而 在动物研究中 睡 9 眠限制导致体重增加的衰减 这种现象不能通过能量摄入的变化来解释 睡眠受限的 大鼠体重增加的衰减是由能量消耗的总体增加以及不变的能量摄入量来解释的 在大 多数研究中 老鼠长时间遭受慢性睡眠剥夺 不像现代人类睡眠限制 其特点是每天 有睡眠的机会 10 最近对啮齿动物的研究模拟了人类睡眠限制 测量其对代谢率的影 响 研究结果表明 与完全睡眠剥夺不同 睡眠限制 每日睡眠机会 会增加体重 这与人的状况最相似 11 慢性睡眠削弱作为外源性压力因素 已经成为常见问题 已被证明与2型糖尿病 有关 国外有研究者使用慢性睡眠限制模型 来模拟人类在现代社会中的日常生活 结果表明慢性睡眠障碍改变了大鼠胰岛素分泌的脂肪酸代谢和胰岛素分泌功能 慢性 睡眠限制对胰岛功能障碍的影响是基于循环 FFAs 的减少和胰岛素颗粒的对接减少 在增加膳食脂肪的同时 部分 CSR 大鼠恢复了胰岛的胰岛素分泌 12 11 研究结果揭 示了睡眠损失引起胰岛功能障碍的机制并强调循环 FFAs 的重要性 通过以上叙述 我们可以知道睡眠障碍可以影响糖尿病的多种相关指标 但是值 得注意的是 国内外使用动物模型研究昼夜节律紊乱的代谢后果 很少控制睡眠持续 时间或质量 而且 绝大多数临床糖尿病研究忽视了睡眠时间 睡眠质量 OSA 和昼 夜节律的存在 是对糖尿病风险和严重程度预测混杂的因素 13 关于糖尿病预防或治 疗的临床试验应评估习惯性睡眠持续时间和质量 以及接触昼夜节律的干扰物 14 本实验通过查找并分析现有文献 通过控制不同的睡眠干扰时间 从而具体量化 研究睡眠持续时间及睡眠质量对糖尿病相关危险因素的影响 以明确实验过程中发生 变化的指标在糖尿病发生过程中的作用 来判断其能否作为预防和治疗糖尿病切入的 关键点 参考文献 1 张鹏 蒋兰兰 罗勇 许向红 袁璐 马建华 2型糖尿病伴睡眠障碍患者血糖波动 与胰岛功能的相关性分析 J 安徽医药 2016 v 2004 756 757 2 朱冰倩 李小妹 鱼星锋 2型糖尿病患者睡眠质量及其对血糖控制的影响 J 中华护理杂志 2014 v 4909 1125 1129 10 3 李佳琦 严悦蓉 余叶蓉 睡眠障碍与糖尿病的关系及其对糖代谢的影响研究进 展 J 中国全科医学 2017 v 20 No 53011 1300 1304 4 马巧琳 胡斌 高希言 睡眠障碍动物实验指标选取状况及分析 J 中国中医 基础医学杂志 2005 05 385 387 5 Nedeltcheva A V and F A Scheer 2014 Metabolic effects of sleep disruption links to obesity and diabetes Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes 21 4 293 8 6 Barclay J L and J Husse et al 2012 Circadian desynchrony promotes metabolic disruption in a mouse model of shiftwork PLoS One 7 5 e37150 7 Mavanji V and C J Billington et al 2012 Sleep and obesity a focus on animal models Neurosci Biobehav Rev 36 3 1015 29 8 Barf R P and G Van Dijk et al 2012 Metabolic consequences of chronic sleep restriction in rats changes in body weight regulation and energy expenditure Physiol Behav 107 3 322 8 9 Arble D M and J Bass et al 2015 Impact of Sleep and Circadian Disruption on Energy Balance and Diabetes A Summary of Workshop Discussions Sleep 38 12 1849 60 10 Reutrakul S and E Van Cauter 2014 Interactions between sleep circadian function and glucose metabolism implications for risk and severity of diabetes Ann N Y Acad Sci 1311 151 73 11 Zhan S and Y Wu et al 2016 Decrease in Circulating Fatty Acids Is Associated with Islet Dysfunction in Chronically Sleep Restricted Rats Int J Mol Sci 17 12 12 Gale J E and H I Cox et al 2011 Disruption of circadian rhythms accelerates development of diabetes through pancreatic beta cell loss and dysfunction J Biol Rhythms 26 5 423 33 13 Depner C M and E R Stothard et al 2014 Metabolic consequences of sleep 11 and circadian disorders Curr Diab Rep 14 7 507 14 Cho E H and H Lee et al 2014 Sleep disturbances and glucoregulation in patients with type 2 diabetes J Korean Med Sci 29 2 243 7 12 二 研究方案二 研究方案 1 1 设计思路设计思路 本实验通过制作小鼠水模型 使用平台诱导慢性睡眠限制干扰小鼠的睡眠 由于睡眠导致机体内代谢因子 胰岛素耐受和葡萄糖耐受发生变化 在实验阶段 及时的检测这种变化 记录相关数据 并作出时间 浓度曲线 为实验结果分析提 供参考依据 2 2 研究技术路线和研究内容研究技术路线和研究内容 技术路线技术路线 本实验主要探究小鼠体内血糖 胰岛素等影响糖尿病的因素在小鼠失去稳定 睡眠后的指标变化 以及这种变化对小鼠是否易发糖尿病造成影响 首先对小鼠 设立不同的睡眠干扰时间 在对其进行睡眠干扰后 测定其体重 代谢因子 ITT 和 GTT 建立小鼠水模型 设定不同时间梯度进行 睡眠干扰 代谢因子测定 ITTGTT 建立小鼠水模型 设定不同时间梯度进行 睡眠干扰 代谢因子测定 体重 1 研究内容研究内容 观察受到睡眠干扰后的小鼠体内血糖 胰岛素等指标随干扰时间梯度不同而 变化 探究睡眠障碍与糖尿病相关危险因素指标的联系 具体实验方案如下 研究对象 大鼠 实验材料 实验材料来源 金属笼 代谢笼 23cm 23cm 35cm 圆形平台两个 r 4 5cm h 5cm r 15cm h 5cm 饲料杯重庆医科大学实验动物中心 ELISA 试剂盒上海科顺生物科技有限公司 生化试剂盒上海索宝生物有限公司 葡萄糖 2g Kg 重庆医科大学实验动物中心 胰岛素 1U Kg 诺和灵 实验方法 1 建立睡眠干扰的水模型 1 将大鼠分为 4 组 1 组不进行睡眠干扰 2 3 4 组分别在水模型中进行睡眠 干扰 4 8 12 小时 在充满水的金属笼 23cm 23cm 35cm 中 将放置在不能 旋转的圆形平台 直径 4 5cm 高 5cm 上 平台比水高 1 厘米 肌肉酸痛导致大 鼠掉入水中唤醒 将对照的 1 组大鼠置于含有圆形平台 直径 15cm 高 5cm 的 笼子中 不含水 并保持在与其他组大鼠相同的实验环境中 2 代谢因子的测定 每两天测量体重 通过从前几天的重量减去饲料杯的重量来测量食物摄取量 使用血糖计测量血糖水平 使用代谢笼测量热量产生和呼吸交换比例 1 小时内立 即收集血清样品 用 ELISA 试剂盒测定血清皮质酮浓度 用生化试剂盒评估循环 总胆固醇 甘油三酯 HDL 胆固醇和游离脂肪酸 3 葡萄糖耐量试验 GTT 和腹膜内胰岛素耐量试验 ITT GTT 小鼠葡萄糖耐受实验的葡萄糖用量一般为 1 5 2g kg 如葡萄糖 2 g kg 用生理盐水配制 20 葡萄糖溶液 1g kg 0 15 45 75 105min 测血 糖 10 葡萄糖注射液 注射量 0 1mg 10g 体重 前一天下午 5 点禁食 16h 即次日上午 9 点 饮水正常 注射前测血糖 腹腔 注射葡萄糖 每 g 注射 0 01ml 每只间隔 1min 在 15min 30min 60min 90min 120min 分别测血糖 实验完毕 每笼补充上饲料 ITT 胰岛素用量根据小鼠的年龄和性别来决定 一般理想用量是使葡萄糖水 平在注射 30min 后下降至注射前的 40 左右 小鼠胰岛素耐受实验的胰岛素用量一 般为 0 5 1 2U kg 胰岛素用生理盐水稀释 如用量 0 5U kg 配制浓度 0 5U ml 0 75U kg 0 15 30 60min 测血糖 0 027U 10g 2 7U kg 在禁食 4 小时后正常饮水 进行试验 称体重 标记序号 注射胰岛素前测 血糖 胰岛素按体重计算注射量 在 15min 30min 45min 60min 分别测血糖记 录 实验完毕 每笼补充上饲料 4 结果记录并进行统计学分析 1 3 3 可行性和创新性可行性和创新性 可行性分析 1 本课题组借助的材料和器材较为方便研究 经费投资较少 2 重庆医科大学基础医学院及创新实验室 具备完成该实验的场地和设备实 验器材 此外实验药品易于购买 实验动物可由重庆医科大学实验动物中 心提供 3 我们团队成员在平时的实验课程中学习并掌握了一定的实验操作方法 并 且通过阅读大量已有的文献 明确实验相关反应的原理 熟悉对实验观察 和研究的相关操作 4 本实验设置的变量为不同的睡眠干扰时间 其易于