【毕业学位论文】（Word原稿）睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究

兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 1 第一章 引言 睡眠是生命体不可缺少的基本行为，对维持机体正常的生理行为起着无可替代的作用。但是在当今社会，随着生活压力的增加，睡眠不足的问题越来越普遍，在青年和中年人群中尤为如此。人们往往倾向于认为：睡眠时间的减少只是会引起短期的困倦和某些认知障碍，但是并不会引起太大的健康问题。由此，许多人有意地减少睡眠时间，忙于个人事业或者其他活动。 劳德代尔等的研究显示，青年和中年人群中，每晚睡眠时长为 5 至 7 小时的人所占比例最大。人们每天平均睡眠时长近年来呈缩短趋势。加班工作、陪伴家人、观看 电视、熬夜上网、过度娱乐等活动挤占了人们的睡眠时间，使平均睡眠时长缩短。睡眠不足可以引起一系列健康问题；此外还会引发很严重的事故，例如司机疲劳驾驶会危及乘客的生命安全等；睡眠剥夺甚至会造成严重的灾难，如美国三里岛核泄漏事件，就是与监控人员睡眠不足、工作能力降低有关。如今睡眠不足问题已经成为世界各国都非常关心的重要社会问题 1基于这种形势，由世界精神卫生和神经科学基金会发起，将每年的 3 月 21日定为世界睡眠日，以提起人们对睡眠不足问题的重视。 迄今为止，对睡眠的研究已得到许多重要结果，但对于睡眠缺失的机 制及其对生理、心理的影响尚有待深入研究。睡眠剥夺 (指由于环境因素或自身原因无法满足正常睡眠的情况 5。机体超过 24小时 内睡眠时间短于 6小时即可以认定为是长时间的睡眠剥夺 6。睡眠剥夺在军事、交通、医疗、心理以及特殊职业等多个领域均受到关注，相关研究也正在展开。 随着研究技术的发展，采用多种手段对睡眠剥夺进行了研究。结果表明，睡眠剥夺可以引起认知能力、情绪、内分泌、心血管系统以及免疫功能等一系列改变 5。伴随疲劳程度的增加，可能产生很严重的健康问题。下面就 此问题做一总结。 第一，睡眠剥夺会影响神经系统的正常功能。 睡眠剥夺可以使学习和认知能力降低。张媛等筛查选取睡眠习惯良好（睡眠 特别早醒或特别晚醒者，无其他不良嗜好）、双眼矫正视力良好（可以进行正常字母扫描）的大学生受试者 7。将其分为正常组、 和 组受试者均为早上 7点起床，之后进行正常生活但是不进行剧烈运动（以保持体力）。第一组（对照组）受试者被要求于当日 23： 00睡觉，第二组 (小时 )受试者被要求于次日凌晨 2： 00睡觉，第三组 (被要求于次日 凌晨 3：00睡觉。在睡眠剥夺期间，受试者可以进行娱乐活动或其他不消耗体力的行为以使兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 2 自己不进入睡眠。所有受试者都在次日 7： 30起床。之后进行注意力转移水平测验。结果表明：睡眠剥夺后，第二组 (小时 )和第三组 (的注意力转移水平均有明显下降。洪军等的研究也发现，受试者在长时间的睡眠剥夺后，对图形和数字的敏感性和识别能力下降 8。 解释称这种结果是由于睡眠剥夺限制了眼球快速转动的能力所致 9。江帆等在各自的实验中也有类似发现10，睡眠剥夺可以使学习和认知 能力降低。 睡眠剥夺引起认知功能的下降，发生的机制主要有三种假说。第一， 脱漏假说 ”，他认为随着睡眠剥夺时间的延长，困倦增加，出现 “正常反应过程中的不反应 ”现象，即原本可以有所反应的神经行为无法进行下去 13。第二， “唤醒水平下降假说 ”。他认为长时间的觉醒会导致 “唤醒阈 ”上升，即完成 某种认知作业所需要的 “脑力要求 ”变高，导致脑力资源相对降低。当脑力资源无法满足某些任务的要求时，就会出现工作成绩的下降。起初，个体尚可以通过降低速度来保证准确率，因此出 现了反应时间延长而正确率保持不变的结果。如果进一步延长睡眠剥夺的时间，个体即使在延长反应时间后仍不能满足需要时，就会出现正确率下降 14。第三， 滤除无关刺激困难假说 ”，指出被试者在疲劳状态下 ,完成作业的能力下降是由于随着作业时间延长，不能够滤除掉无关刺激信息。无论外部的还是内部的无关信息都能够进入被试者的注意范围，容易受到内部表象或外部刺激的干扰，不能将注意力集中在正在进行的工作上 15。简而言之，就是因为注意力降低而无法完成任务。 除了影响学习和认知能力，睡眠剥夺对情绪、感 官能力、脑电生理活动也有明显影响。 着睡眠剥夺时间的延长，焦虑状态和抑郁状态的评分均呈进行性增加；而积极情绪状态分值则呈进行性下降 16洪军发现，睡眠剥夺 52小时 后的受试着，情绪逐渐恶化，时而抑郁。时而烦躁，积极情绪下降明显。睡眠剥夺还可以影响脑的电生理活动，而且对不同脑区的影响不一样 19。据相关报道，睡眠剥夺对额叶前区的影响较大，左半球比右半球受影响大 20。额叶的作用主要与工作记忆、保持注意力、计划、行为控制等认知功能有关 5。 将意识水平从低到高分为不同层次 21。额叶前区处于执行功能的最高层次，作为意识加工的核心，它接受各个层次的信息输入和监控信息输出。根据他的假设，睡眠剥夺导致大脑工作水平降低是整体性的，首先导致脑干的唤醒水平降低：随着睡眠剥夺时间的延长，再导致认知过程中前额叶的意识加工能力降低 5,21。 第二，睡眠剥夺可以使机体内分泌紊乱。 睡眠剥夺可以影响体内激素的正常分泌，从而影响到机体各组织的正常功能。 睡眠剥夺后，皮质醇水平的会异常升高 22。皮质醇在机体应激反应中起着非常重要的作用 23机体在受 到外界刺激时，体内产生的一系列反应，首先，下丘脑 肾上腺使得糖皮质激素的分泌增多，随后机体的血压、呼吸、心率、代谢等兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 3 均产生相应变化，使机体抵御外界刺激的能力增强。 5等也证明对大鼠睡眠剥夺后测定血清皮质醇水平，证实睡眠剥夺 24 小时 、 72 小时 、 120 小时 皮质醇均高于正常对照组，可见睡眠剥夺使大鼠机体处于强烈的应激状态。许耘红等研究发现，随着 间的延长，睡眠剥夺可以引起促肾上腺皮质激素（ 皮质醇（ 紊乱 26。 腺垂体分泌的一种激素，其最主要的生 理作用是促进肾上腺皮质的生长和刺激类固醇生成。 由肾上腺分泌的应激激素，对糖代谢具有强烈调控作用，因而也被称为糖皮质激素。 的终末产物，对机体的糖、脂肪和蛋白质的代谢有重要影响，因此作为研究应激的最重要指标。为这是因为在应激状态下，机体出现垂体 而引起 度反应性升高，这时机体出现保护防御性的快速动员并处于最佳状态 27。但随着 间的延长，持续强烈的有害刺激将耗竭机体的抵抗能力，就会导致某些神经内分泌器官的损伤及功能低下（如 肾上腺皮质功能减退），使得量变化的趋势出现从原来的升高，到后来的下降的波动性变化趋势，并可能由此引发应激紊乱，出现应激相关的疾病、器官功能衰退 28肖雁等31提出，睡眠剥夺可导致唾液中的褪黑素水平增多。褪黑素是又名黑素细胞凝集素，俗称为 “脑白金 ”，存在于从低等生物到人类的众多生物中的一种胺类激素，主要由松果体 产生。褪黑素具有明显的改善睡眠作用 。在睡眠剥夺的实验中，褪黑素的水平出现应激性增高。 第三，睡眠剥夺影响心血管系统的正常功能。 睡眠剥夺的研究多集中于神经系统方面，现在有越来越多的证据表明，睡眠不足与心血管系统相关疾病关系密切。 32。流行病学调查结果显示长期睡眠不足与冠心病发病相关，每日睡眠分别为 5、 6、 7小时 的人群，其冠心病发病的相对危险度分别为 2。日本学者对超时工作、睡眠不足与非致命性心肌梗死形成的关系进行了调查，结果显示每天睡 眠低于 5小时 和经常性的睡眠缺乏 (每周 2小时 )的人患急性心肌梗死危险性增加 2 3倍 6。 现异相睡眠剥夺后大鼠甘油三酯和极低密度脂蛋白浓度降低，总胆固醇和高密度脂蛋白升高 33。相睡眠剥夺后大鼠甘油三酯水平和极低密度脂蛋白明显降低，低密度脂蛋白、高密度脂蛋白明显升高。说明睡眠剥夺对心血管系统生理机能有影响 34。 柴慧娟用大鼠为实验材料，对其进行完全睡眠剥夺。研究发现，大鼠睡眠剥夺后心率加快，心脏传导异常；且随着睡眠剥夺时间越长，上述改变越严重。心肌的组织形态学结果显示，心肌间质血管扩张、单核细胞浸润，心肌细胞的供能系统线粒体结构模糊，局部闰盘结构崩解 35 兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 4 第四，还有报道称，睡眠剥夺后，影响免疫功能、血糖代谢、肾脏功能等。 有研究发现睡眠剥夺后，脾细胞分泌的抗体明显减少，脾脏和胸腺的重量均有所下降 8。孔庆胜选取 48 名某医院临床医师作为研究对象，在受试者连续正常上班3d 后，再连续值班 24 小时，期间没有 睡眠行为。试验结束后静脉采血，检测血细胞的数量和比例、 T 细胞亚群的细胞周期、脾淋巴细胞的细胞周期结果。结果显示，睡眠剥夺组的白细胞、淋巴细胞、中性粒细胞数量、以及 T 细胞数量均明显减少，且具有显著性差异 37。这说明睡眠剥夺可以一定程度影响体内免疫功能。章茜等也发现睡眠剥夺还可以使 胞活性降低，迟发性变态反应降低， T 细胞功能减退等 38 综上所述，长时间的睡眠不足，会引起机体状态发生一系列改变，进而产生诸多健康问题。一般而言，成年人每天需要保证睡 7小时的睡眠。而未成年人每天应睡 8 小时以上 。 常状态下体内保持氧化平衡 氧化本身是生命体内的一项基本活动，细胞都是通过氧化来产生所需的能量。但是在产生能量的同时也会产生自由基，自由基含量过多就会造成机体的氧化应激损伤。正常状态下，机体内的氧化和抗氧化处于动态平衡中。但是在特殊条件下（譬如长时间的睡眠剥夺），平衡就会被打破，机体就会产生不利损伤。 体内较为常见的自由基主要有以下几种：超氧阴离子自由基 ( 羟基自由基 (、烷氧基自由基（ 等。这些物质都是由于氧气在体内失去电子后 才产生。他们都具备非常活泼的化学特性，统称为活性氧（ 其中，超氧阴离子自由基 ( 成最早 , 羟基自由基 (作用最强 , 连锁反应循环最持久 40。 机体内存在一套抗氧化的系统，可以清除过多的自由基，以维持体内氧化的平衡。这套系统包括：如超氧化物歧化酶 ( 、谷胱甘肽过氧化物酶（ 、过氧化氢酶 (、维生素 C（ V C）、维生素 E（ V E） 等。 超氧化物歧化酶（ 泛分布于从原核生物到动物、植物和微生物 的各类生物体中。根据金属辅基的不同可分成三类：第一是含铜、锌的超氧化物歧化酶 (这也是最常见的 二类是含锰的超氧化物歧化酶 (存在于真核细胞线粒体中；第三是含铁的超氧化物歧化酶，仅存在于原核细胞中。 存在于生物体内的重要的抗氧化酶系 , 能有效地清除氧自由基 , 催化超氧化自由基分解成 而在过氧化氢酶的作用下分解成 以通过氧自由基的歧化反应从而使其清除，并且可以及时修复氧自由基对细胞造成的损伤，被称为是体内氧自由基的头号杀手。 兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 5 谷 胱甘肽过氧化物酶（ 机体内分布广泛的过氧化物分解酶。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的活性中心。谷胱甘肽由谷氨酸、胱氨酸和甘氨酸组成，在体内既有氧化又有还原作用，分成氧化型和还原型两种存在形式。其中还原型谷胱甘肽过氧化物酶在保护细胞膜的完整性上起着重要的作用。 过氧化氢酶 (又称触酶。其主要作用就是将过氧化氢（ 解成水（ 氧气 (从而阻断（ 成（ 过程。过氧化氢酶 (通常定位于细胞中的过氧化物酶体（ 正 常状态下，体内的过氧化氢酶水平很低。哺乳细胞中，主要还是有过氧化物还原酶（ 责清除过氧化氢。 维生素 C 可以防治坏血病，化学名称为抗坏血酸（ 维生素 又称生育酚（ 此外还是很重要的抗凝血剂。二者都是体内重要的抗氧化剂。维生素 C 和维生素 E 发挥最佳功效的有效部位不同。维生素 C 可以溶解于水，故而在细胞液内和血液内都可以循环流动，维生素 E 可以溶于脂肪和有机溶剂，不溶于水。对于保护线粒体膜上的磷脂有重要作用。维生素C 是一种 强氧化剂，通过自身的氧化，使氧化型谷胱甘肽还原为还原型谷胱甘肽，从而发挥抗氧化作用。另外，维生素 C 还可以使双硫键（ 原为（ （ 一些酶类保持活性的必须基团。维生素 C 由此通过提高相关酶的活性而发挥抗氧化作用。维生素 E 除了自身有着很强的抗氧化能力外，还可以防止其他抗氧化剂如硒（ 维生素 A 和维生素 C 的氧化。由此可见，体内各种维生素共同作用，才可以为全身构建起完善的保护体系。 以上这些抗氧化剂通过抑制过氧自由基、脂质过氧化和细胞膜上不饱和脂肪酸（ 氧化变性 ,从而维持细胞结构 与功能的完整性 , 预防和治疗相关疾病 40。 以上都是体内主要的自由基和抗自由基氧化的抗氧化剂，两类物质此消彼长，相互制约，保持动态平衡。 睡眠剥夺属于强应激源之一， 可以对身体健康机体造成多方面危害；氧化损伤就是最重要的一方面。 氧化损伤的主要后果是产生脂质过氧化。脂质过氧化就是活性氧（ 化细胞膜上的不饱和脂肪酸（ 反应。不饱和脂肪酸（ 生物膜的基本组成成分。由于 学性质不稳定，其极易被活性氧（ 化。当 化损伤时，镶嵌于细胞内外膜系统的诸多酶类的空间构型结构被改变 , 以至酶内的孔隙空间扩大、通透性增加。 进而使各种细胞器膜如内质网膜、线粒体膜、等膜系统的流体镶嵌结构也发生相应变化，最终导致整个膜系统的损伤和病变。活性氧（ 仅可以造成生物膜结构的损伤，还可以对其他大分子造成多种损伤。例如造成 断裂 40蛋白 蛋白之间的异常交联 42、蛋白 间的兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 6 异常交联等 43脂质过氧化造成的损伤与多种慢性疾病密切相关。例如衰老 45、肿瘤 46、心血管疾病、阿尔茨海默症和 帕金森病等。 睡眠剥夺引起的氧化应激可以发生于多种组织。已经有一些研究发现，不同程度的睡眠剥夺，可以引起实验动物血液、心、脑等多个组织的氧化应激水平的提高。 第一 睡眠剥夺可以引起脑组织的氧化应激。 人对大鼠进行了 5 至 11 天的睡眠剥夺，发现脑干和海马的 47。熊雅婷等在实验中发现：睡眠剥夺 24 小时 后， 性没有显著变化， 量有所降低；睡眠剥夺 48 小时 后， 含量均增加明显。同时出现死亡例数。作者认为， 量增多是由于脑内脂质过氧化程 度加深； 量增多则是因为脑组织内抗氧化体系因为自由基过多而产生的应对结果，是脑组织对自身的保护作用 48。吴兴曲对睡眠剥夺后的大鼠额叶、海马、中脑及下丘脑的 性进行了测定，发现睡眠剥夺 72 小时 后，大鼠各个脑区的性均出现增高；睡眠剥夺 120 小时 后，大鼠中脑和下丘脑的 性增高明显，额叶及海马则出现下降 49。吴兴曲还对全脑进行了氧化指标的检测，在其研究中发现，全脑组织的 性在睡眠剥夺 1d 和 3d 时都升高，至 5d 时则出现下降趋势，达到正常对照组的水平 50。以上实验都证实，睡眠 剥夺可以引起脑的某些区域氧化应激，但是为何选择性地引起不同脑区抗氧化能力的下降，仍然没有合理的解释。虽然机制仍然不明了，但是各方面实验都显示：睡眠剥夺可以使脑损伤，进而引起学习记忆，情绪等高级神经活动 51。 王新兴改良多平台水环境（ 立模型发现，睡眠剥夺 3d 的大鼠血浆中神经元特异性烯醇化酶（ 水平高于对照组；睡眠剥夺 5d 的大鼠血浆乳酸脱氢酶（ 性也高于对照组；对大鼠海马组织的 色显示，睡眠剥夺 3场试验用于测试实验动物的自主行为和探索能力 ，结果显示睡眠剥夺 5d 和 7d 的大鼠探究能力下降 52。张福康等的实验发现 4 对工作记忆不造成明显损伤 53。王螈等比较同一只大鼠实验前后结果的不同，发现 1d 至 3d 的睡眠剥夺，对认知能力的损伤明显 54。 对人的实验发现，睡眠剥夺 1d 和 2d 的受试者，其需要集中注意力和快速反应的能力（例如用视觉观察方面的能力）受损伤明显 55。 第二 睡眠剥夺可以引起心肌的氧化应激。 张亚晶等对大鼠分别进行 24 小时 、 72 小时 、 120 小时 和 168 小时 的睡眠剥夺 试验后，取心肌组织检测各种氧化指标。结果显示：从第 1d 开始，大鼠心肌组织 示心肌组织的脂质过氧化程度开始加深； 量从第3d 起逐渐升高，表明心肌的代偿能力在此时还足以抵御睡眠剥夺产生的氧化应激；量则在第 1d 时增加，从第 3d 起则不断下降。这说明随着剥夺时间的延长。心肌的代偿能力已不足以补充自由基引起的 性下降 56。柴慧娟的结果基本兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 7 类似，还在电镜下观察到星级各部位以及间质中都出现不同程度的脂质过氧化。特别是在心肌间质血管的内皮细胞中也发现了由脂质过氧化引起的损伤 。这种损伤使血小板积聚，引起官腔变窄，使形成血栓的可能性增加。这证实了睡眠不足可以增加因心肌缺血缺氧而造成心力衰竭的可能 35方舟等发现用 法，进行三天实验后，大鼠的心肌 量逐渐升高， 3d 和 5d 增加明显； 性则先升后降：在第 1d 升高，第 3d 降为与正常组相当的水平值，第 5 天则继续下降，且与正常组相比差异明显 41。 第三 睡眠剥夺可以引起血液组织的氧化应激。徐孝平发现，睡眠剥夺 3d 的大鼠血清 性明显降低， 量显著升高 57。唐庆娟等采用转盘水平台睡眠剥夺方法，对 大鼠进行了 2d 和 4d 的睡眠剥夺，发现大鼠血浆 量在 2d 和4d 时依次增高，差异显著；血浆 性在 2d 和 4d 时均无显著性变化。作者认为睡眠剥夺限制在 48h,对大鼠机体的氧化损伤比较小 58 第四 睡眠剥夺可以引起其他组织的氧化应激。 睡眠剥夺的损伤主要发生于脑组织和相关神经行为，其次为心血管系统，也有报道显示睡眠剥夺可以影响其他组织，例如肝脏。 在实验中发现，睡眠剥夺 5d 至 10d 时，大鼠肝脏的谷胱甘肽水平，较正常对照组下降 30%以上。肺组织也有类似的发现 60。 睡眠剥夺可以诱发机体的氧化应激。江波等总结出三种主要机制 61： 第一 能量代谢及自由基产量的增加 睡眠剥夺后，由于能量代谢的增加，导致自由基的增加，造成氧化应激。 0 天后的大鼠，其体重较实验前下降超过 10%。但是在此期间的进食量却增加 70%以上 62。 有类似发现，睡眠剥夺 20 天的大鼠，体重较实验前减少 11%，摄食量增加 120%63。 食欲的增加是因为控制食欲的激素活性被改变。体内与食欲相关的激素有两种：瘦素（ 食欲素 (前者可以降低食欲，后者可以促进食欲。从睡眠剥夺后的实验动物发现，血浆中抑制食欲的瘦素减少，促进食欲的食欲素增加，综合结果就是摄食量的增加 64 有学者认为，线粒体是细胞内自由基的源泉。体内 95%以上的自由基都是来自于线粒体的呼吸链。在呼吸链产生能量的同时，电子传递中的单电子漏给分子氧或过氧化氢，后者就变成不稳定的活性氧（ 。必然使线粒体中活性氧（ 加。由此可见，睡眠剥夺使得能量的消耗大为增加，动物只有通过增加摄食量来满足机体的能量需要。但是伴随着能 量的大量产生，活性氧（ 大量积累，积累到一定程度，氧化平衡就被打破了。 兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 8 第二 机体抗氧化防御系统能力降低 实验显示，睡眠剥夺可以一定程度抑制体内抗氧化酶的活性，而使机体的抗氧化能力减弱，具体说就是引起抗氧化酶活性的降低，从而加剧氧化应激。许多实验表明：在氧化应激中，过量的氧自由基（ 以抑制 抗氧化酶的活性。 发现大鼠睡眠剥夺 96 小时 后，下丘脑谷胱甘肽水平较正常组相比，下降 31%66。 对大鼠睡眠剥夺 5 至 11 天后，发现大鼠海马和脑干的 活性有所下降 67。 现剥夺大鼠睡眠 5d 后，肝脏内的谷胱甘肽（ 平比正常组下降 30%，过氧化氢酶活性下降 23%。继续剥夺到10d 时，肝脏的谷胱甘肽水平比正常组下降 30%，而过氧化氢酶活性继续下降，达到 36%68。国内研究也基本类似。唐庆娟等用大鼠睡眠剥夺 72 小时 后发现，谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶的活性均有所降低。以上实验结果可以说明睡眠剥夺可以使机体的抗氧化能力降低 69。 第三 睡眠剥夺引起内质网应激，后者再激活氧化应激。 内质网是合成蛋白质和脂质的主要场所 ，细胞内几乎全部的脂类和多种重要蛋白都于此处合成，此外，蛋白质的折叠、安装也在此处进行 70。在大鼠的研究中发现，睡眠剥夺 6 小时 后，内质网上 白的表达量有所增加，并且随着时间的延长而继续增多 71。 发现长时间的睡眠剥夺可以引起内质网的功能紊乱，使 白的表达量先上升，再下降。 葡萄糖调控蛋白，又称分子伴侣，可以恢复蛋白质的正确构象，对细胞具有一定的保护作用 72。在内质网遇到应激时，达量会增加增加，故而可以其作为内质网应激的标记物质 73。在上述实验中可 以看到，睡眠剥夺可以引起内质网的应激反应。 内质网的应激进而可以激活氧化应激。细胞内的自由基主要来自线粒体，但是实验证实，内质网也可以直接产生氧自由基（ 74。 用对氧自由基（ 感的荧光标记技术，研究发现：内质网持续应激伴随着细胞内氧自由基（ 剧烈增多 75。 认为内质网氧化应激过量可以引起哺乳动物细胞的氧化应激 76。 在动物界，尤其是在高等动物中，性别差异的现象比比皆是。雌雄个体在外部形态及生理功能之间都存在 一定的差异。在睡眠方面也是如此。譬如，一直以来，有大量研究发现，女性相对于男性更加容易失眠 77人们都非常好奇为何如此。但是至今也没有令人信服的解释。此外，一些睡眠研究者（例如 出，睡眠模式的性别差异或许有助于解释更加重要的问题。例如为何女性通常比男性更加健康长寿。 兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 9 随着生活水平的提高，人们对包括睡眠在内的健康问题越来越重视，性别差异对睡眠的影响逐渐引起科研工作者的关心。相对于其他的热门课题，睡眠之性别差异的相关研究仍然非常有限，但是已经有一些研究表明：在人类中，男 女两性的平均睡眠时间、睡眠质量、入睡时间快慢、睡眠节律等的确不同。总体而言，女性的昼夜周期更短 89，平均睡眠时间更长 90，入睡更快 91、深度睡眠更多 92。以下就对相关研究内容做一总结。 性的生物节律比男性短 生物节律就是以某个时间长度为单位，出现的周期性、规律性变化，包括日节律、月节律和年节律。这里的生物节律指的是近似于 24 小时的周期变化 ，对应于英文的 “简而言之即睡眠活动以及觉醒活动的周期循环。绝大多数人类的生物节律，都不会完全一致于天文概 念的 “一天 ”。大约在 24 小时 左右浮动，或略大于或略小于 24 小时 。 其他哺乳动物的节律状况与此类似。 157名调查对象（其中有 105 名男性， 52 名女性，年龄跨度从 18 岁至 74 岁）进行了为期一个月的研究。他们用体温和褪黑素水平来确定生物节律的时间长短。在美国召开的美国睡眠医学学会上公布研究结果称，女性的生物节律明显比男性短。女性的生物节律为 时 （即 24 小时 5 分钟），上下变化幅度为 12性的生物节律为 时 （即 24 小时 11 分钟），上下变化幅度同样为 12果显 示，男性和女性的生物节律有所不同，女性的节律周期比男性短 6然只有短短 6分钟的差异，但是研究者认为，在漫长的一生中，这种微小的差异会日复一日的积累起来，最终在生命后期引起很大的不同。另外，在一些以动物为对象的实验中也有类似发现，即雌性的生物节律短于雄性动物 93 性的睡眠习惯与男性不同 节律周期超过 24 小时的人群，往往会选择每天晚睡晚起，而节律周期不到 24小时的人群，往往更愿意每天早睡早起。具体原因还不得而知。同样在 物节律短于 24 小时的 女性比生物节律短于 24 小时的男性要明显多。相对于男性而言，女性在晚上睡得更早，早晨醒来的也更早。女性更愿意将自己看成夜莺型人士（ 2005 年，全美睡眠基金会 (行过的一次全美范围的睡眠调查。调查对象总共涉及 1506 人。调查结论显示，总体而言女性的睡眠时间比男性更长。大约 30%的女性在工作日的睡眠超过 8 小时 ，只有 22%的男性称自己的睡眠时长超过 8 小时 （这个结论与上述 研究结果并不矛盾。 出睡眠连同觉醒的周期时长较短，而此研究则仅仅说明睡眠时间较长）。此次调查同时显示女性入睡也较男性快。 兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 10 同样在 2005 年的一项研究得出类似结论。这项研究的调查对象全部是健康年轻人。包括 15 位女性和 16 位男性。主要是针对健康年轻人的睡眠状况展开研究。研究者对 31 位研究对象连续进行了 3 个晚上的跟踪调查。结果显示，年轻女性每晚的平均睡眠时长达到 7 小时 43 分钟，男性的平均睡眠时长达到 7 小时 24 分钟。女性比男性长 19 分钟。同时，研究显示女性入睡平均需要 9 分钟 ，而男性需要 23 分钟，女性比男性短 14 分钟。 有研究者称，男性夜晚醒来的次数比女性更多。但是确切的原因尚不得而知。只是有一些证据显示：这种现象与男性罹患阻塞性睡眠窒息症的可能性较大密切相关。 性对缺少睡眠的耐受能力、抗睡眠干扰的能力均比男性强。 最近的研究显示，女性比男性更能够忍受缺觉的影响，可能是因为她们的深度睡眠时间更长。美国睡眠医学学会年会上曾宣读过一项研究报告，这项研究的研究对象包括 16 位男性和 18 位女性，模拟了人们在平时工作日睡眠不足，在周末进行补觉的做法。研究结果显示，在连续 5 夜只有 6 个小时睡眠后，男性和女性在电脑上完成一项测量其反应时间和速度的任务时，其表现均不如前。但是，女性分数下降的幅度没有男性那么大；而且在两个晚上的 8 小时充足睡眠后，女性恢复的程度要好于男性。该研究报告作者 ， “我认为我们的数据显示，女性应付缺觉的能力比男性强。 ” 2对 66 名年轻志愿者进行了睡眠干扰的实验，这些受试者在平时的睡眠情况都十分正常良好。他们在实验室中度过一个晚上；在这个晚上受试者的睡眠受到外界因素不同程度 的打扰（打扰次数从 2不等）。接着进行检测。检测方法是从静脉导管中（ an 续监测、采取血样（ ，结果发现女性相应指标的变化较男性少，说明女性抗外界干扰的能力比男性强。作者考虑是否由于年轻女性在实验室环境中，免于操持家务和育婴的打扰，但随后否定了这种解释。因为其发现没有育婴责任、年纪较大的女性，其睡眠质量和抗干扰能力也比相对应男性好。作者将这种现象的解释与深度睡眠联系起来。实验发现：睡眠受到 限制的女性，其浅睡期（一期睡眠， 短，而其深睡期（慢波睡眠三、四期和异相睡眠）相对较长。这说明其睡眠的效率可能更高。 众所周知，正常的睡眠由两个时相组成，一个是慢波睡眠，另一个是异相睡眠。慢波睡眠又分为 4 个不同的期：由一期至四期，伴随着睡眠由浅入深的过程。在这个过程中，意识逐步丧失、血压降低、心率和呼吸减慢、体温下降、尿量减少等。一般认为，第一、二期代表浅睡，第三、四期代表深睡（第三期时间较短，以第四期为主）。第四期具有消除疲劳的作用，因为在早期的试验中证实，长时间睡眠剥夺后，在 恢复兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 11 睡眠中，第四期持续时间最久。异相睡眠是睡眠周期中出现的一种活跃状态。在此时相，虽然机体仍然处于睡眠状态，但是自主神经活动增强，如心率和呼吸增强、血压增高、脑内血流和耗氧量增加。脑电图呈现类似于清醒状态的快频低压电波。梦境主要发生于这个时相。两个时相中眼球的运动方式有所不同，在异相睡眠中，眼球快速运动，故又称为快速眼动睡眠 (慢波睡眠中无此现象，称为非快速眼动睡眠（ 在完整的睡眠中，慢波睡眠和异相睡眠 交替出现。首先进入慢波相，随后进入异相睡眠。接着再开始慢波相，随后转入下一个异相睡眠。如此周而复始的进行。在正常成年人的完整睡眠中，一般会经历这样 4 至 6 次转换。而且慢波时相的时长会逐渐缩短，并以浅睡的第二期为主。简而言之，睡眠周期包含慢波睡眠的 4 个阶段以及较为活跃的异相睡眠。完整的睡眠中，这一周期交替往复。并且慢波睡眠的持续时间逐渐减少，异相睡眠长度不断延长。 睡眠受到干扰和限制的女性，慢波睡眠（ 异相睡眠（ 对较长，说明其睡眠的效率可能更高。这或许是睡眠抗干扰能力强于男性的原因之一。 在知 觉学习方面，男性需要打个盹，而女性则不需要。这是否可以在一定程度说明：男性比女性更需要睡眠；反而言之，女性比男性更能适应睡眠缺乏？不过睡眠医学学会年会上宣读的另一项研究成果就倾向于这种解释。 睡眠对于男性和女性而言，都有助于巩固学习成果，比如帮助大学生们备考。要吸收某些类别的知识（也就是人们常说的知觉学习），男性需要打个盹，而女性则没有这个需要。在 研究中， 126 位实验对象要完成一项任务，即在屏幕上辨别一些运动圆点的不同。之后进行测试 ，以便检验他们学会了多少。研究人员发现，男性只有在小睡之后才能掌握，而女性无论是否睡过都能掌握。作者得出她的结论 “这可能使得女性更适合完成那些需要持续感知能力的任务，更胜任诸如航天管理员、或是要看磁共振图像的放射科医师的工作。 ” 综上所述， 女性比男性的睡眠时间长，睡眠质量相对好（一期时长比重短， 抗外界干扰的能力也比男性强。女性 似乎拥有比男性更高效的睡眠能力。有些科学家提出，正是由于这种能力使得女性比男性的寿命更长，生命质量也更加健康。 何数据显 示女性对睡眠的抱怨要多于男性？ 上述实验的结果都显示，女性比男性的睡眠能力强。但是于此相矛盾之处在于：在大量研究中，女性更倾向于对自己的睡眠感到不满，抱怨自己难以入睡、无法获得足够的睡眠、或者难以保持理想的睡眠状态。对于这种研究结果，研究人员表示暂时并不清楚为何 女性对睡眠的抱怨远多于男性。 有可能是因为女性承担更多的育婴和照顾孩童的责任，无法连贯的睡眠；加上一些生理变化，比如怀孕和绝经，都兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 12 有可能对女性睡眠产生影响。女性的抱怨可能来源于此。总之，对于这个问题的解释非常模糊。 但是其他数据则比较清楚地显示，女性存 在着睡眠障碍， 例如失眠问题。有大量实验证实， 女性的失眠状况明显高于男性，甚至于到达 50%之多 77 解释说：这或许由于失眠这种行为与情绪强烈相关。女性多愁善感，很容易产生焦虑和沮丧等负面情绪，故而产生失眠 92,95同时，一些研究结果显示：女性和男性出现失眠数量的比例为 性和男性出现消极情绪的比例为 2:196,98,100两相比较，反倒暗示女性有一种睡眠保护机制或者称为睡眠平衡机制 （ ，可以保护自身免于因为沮丧焦 虑等不良情绪而影响到睡眠。 综上所述，两性在睡眠的各个方面都存在着很多差异。既然两性的睡眠有如此多的不同，那么在抵抗睡眠剥夺的能力方面是否同样存在差异，就是个值得讨论的问题。本实验就雌雄小鼠在睡眠剥夺后的行为表现、死亡率和氧化应激等结果进行探讨，以期为进一步的研究提供基础性资料。 兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 13 第二章 材料 与 方法 选取相同年龄（三月龄）的雄性和雌性 鼠，所有小鼠均已体成熟，雄性体重 38性体重 32月龄的小鼠，其身体发育已经完全成熟。所有鼠都采购自兰州大学动物实 验中心。建立模型前，先将所有小鼠适应性笼养 1w。 小鼠天性怕水，进入水中会出现慌张，但是一般情况下都可以找到救生平台并爬上平台。个别小鼠进入水环境中，反应过于强烈，不停游泳，即使从平台旁边经过也不上去，直至精疲力竭，溺水而死。由于鼠与鼠之间存在比较明显的个体差异，所以为避免实验误差，在正式实验前进行训练和选鼠非常必要。正式实验前（分组前）三天，所有小鼠每天进行落水后爬上平台的适应学习 1 小时 。无法快速爬上平台的小鼠（从落水到爬上平台的时间超过 5s）则不进入实验分组，直接剔除。最终保证所有进入实验的小鼠，都具备 落水后快速爬上平台的能力（体力充足的情况下），避免因为不会上平台而溺亡的意外发生。 本实验采用改良的多平台睡眠剥夺法（ 立实验模型 102试验箱为 70 45 40 塑料水箱，其内放置 12 个直径 的平台，各个平台之间的间距在 10 以上，平台周围注满水，水温均保持 22，水面低于平台约 。小鼠在平台上可以自由进食和饮水，也可以在平台之间自由活动。清醒时，小鼠可以静卧于平台之上，但如果发生睡眠，小鼠会因为肌肉的张力松弛而头部触水或者身体完全落入水中 而惊醒，通过这种方法使小鼠无法进入正常的睡眠状态。相关文献报道，在这种水上平台实验条件下，动物的脑电图中几乎没有慢波睡眠和异相睡眠，意味着动物无法进入深度睡眠状态 104。多平台睡眠剥夺法（ 由单平台睡眠剥夺法（ 进而来，其优点还在于：既避免了个体动物与群体隔离而产生孤独和恐惧，又使其活动范围增加。多平台睡眠剥夺法（ 现今睡眠剥夺实验的主要方法 105 选取适应学习合格的雌雄小鼠各 36 只，随机分为雄性实验组（ n=18)、雄性空白对照组（ n=18)、 雌性实验组（ n=18)和雌性空白对照组（ n=18)。所有小鼠都进行了相同的适应学习，且都已经具备快速爬上平台的自救能力。无论雄性还是雌性小兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 14 鼠，都完全随机分成实验组和空白对照组，以满足本实验的前提假设 实验组和对照组是同样性质的小鼠群体。 雄性实验组和雌性实验组的小鼠进行睡眠剥夺试验，每个水箱中放置 3 只小鼠，自由饮食进水（食物和水都放置于试验箱顶面，小鼠抬头即可获取）。每天定时换水，保持实验箱内环境卫生。雄性空白对照组和雌性空白对照组的小鼠常规笼养，自由饮食进水，不进行睡眠剥夺实验。所有小鼠的环境温度均保持 为 22，光照周期为 08:0020:00。实验持续时间为 72 小时 ，起止时间均为早晨 8： 00。 统计其落水频次和各组的死亡率：在实验过程中，观察记录小鼠的行为和精神状态；每天在不同的时间段（实验开始后第 4时 、第 10时 、第 28时 、第 34时 、第 52时 、第 58时 ）记录每组小鼠的平均落水次数（平均落水次数 =每组所有小鼠总的落水次数 /存活只数）。每天 2 次，每次 2 小时 。全部试验结束后，统计各组的死亡率。 检测 所有动物于实验 72 小时 后眼眶取血，用肝素抗凝后取血浆。之后剪头剥脑。同时将小鼠身体仰卧固定，迅速开胸摘取心脏。心、脑组织加预冷的生理盐水，漂洗干净，滤纸拭干。取组织放入小烧杯中，倒入预冷的生理盐水中，用眼科剪尽量剪碎组织，再用玻璃匀浆器充分匀浆，离心取上清液待用。血浆和组织匀浆都于 4暂时保存。检测指标如下：超氧化物歧化酶（ 用黄嘌呤氧化酶法测定。脂质过氧化产物丙二醛（ 采用那种硫代巴比妥酸法检测。所有试剂均采购自于南京建成生物工程研究所。所有操作严格按照其试剂盒的说明进行。 氧化应激的检测数据采用 件进行描述性分析和 t 检验，试验结果以平均数 标准差（ 错误 !未找到引用源。 s ）的形式表示。其中，直接用 t 检验分析雌性实验组和雌性空白组数据的显著性差异，以及雄性实验组和雄性空白组的显著性差异；由于不方便直接比较雌雄两性实验前后变化值的显著性差异，故而先对两对实验数据进行处理，具体方法为：用雌雄实验组的数据减去各自对照组的平均数，得出雌雄两组实验前后的变化值，再以两组变化值进行显著性检验。 兰州大学硕士研究生学位论文 睡眠剥夺对不同性别小鼠氧化应激反应的研究 15 第三章 结果 鼠睡眠剥夺后的一般状态观察 雄性实 验组和