胰岛素在大鼠深慢波睡眠调节中的作用

1、胰岛素在大鼠深慢波睡眠调节中的作用         10-09-09 10:38:00     编辑：studa20              作者：张瑾 李春华 汪凯 尹豆 王烈成 赵乐章 张景行【摘要】  目的 探讨胰岛素对大鼠睡眠特别是深慢波睡眠的影响。 方法 根据SD大鼠海马CA1区注射试剂及剂量的不同，分为对照组、0.05 IU

2、胰岛素组、0.1 IU胰岛素组和0.2 IU胰岛素组；采用脑立体定位、核团插管、微量注射和多导睡眠描记技术观察海马CA1区微量注射胰岛素对大鼠睡眠觉醒周期的影响。 结果 海马CA1区微量注射0.05 IU的胰岛素对大鼠睡眠觉醒周期及睡眠的深度无明显影响。微量注射0.1 IU的胰岛素后，觉醒时间减少，总睡眠时间增多；与对照组比较，慢波睡眠时间增加18.1%（P<0.05），且主要是浅慢波睡眠成分增加22.0%（P<0.01）。微量注射0.2 IU的胰岛素后，觉醒时间减少，总睡眠时间增多，睡眠加深；与对照组比较，慢波睡眠时间增加29.8%（P<0.01），其中浅慢波睡眠时间增加2

3、1.6%（P<0.01），深慢波睡眠时间增加53.2%（P<0.05）。结论 胰岛素在海马参与睡眠的调节且具有促眠作用，胰岛素对大鼠睡眠深度的影响与注射的剂量呈正相关。 【关键词】  胰岛素；海马；睡眠；多导睡眠描记术多导睡眠图研究发现老年人、原发性失眠症和精神障碍引起的睡眠紊乱，其特征均表现为深慢波睡眠时间减少甚或缺如，可见深慢波睡眠在正常睡眠和睡眠障碍中起着极为重要的作用。Valatx等1报道表达人胰岛素基因的转基因小鼠慢波睡眠明显增加，提示胰岛素可能为调节睡眠的物质之一。中枢神经系统中广泛存在胰岛素受体，但胰岛素参与睡眠调节的具体机制目前尚不清楚。胰岛素在海马内参与

4、学习、记忆功能的调节2，海马又是与睡眠调节密切相关的脑区。本研究通过脑立体定位技术、多导睡眠描记技术和海马微量注射等方法，探讨胰岛素在大鼠睡眠调节特别是深慢波睡眠调节中的作用。1  材料与方法1.1  材料1.1.1  动物  SPF级雄性成年SD大鼠43只，体重200250 g，由安徽医科大学实验动物中心提供。大鼠随机分为对照组、0.05、0.1和0.2 IU胰岛素组，每组9只。单独饲养，活动不受限制，自由摄食与饮水。所有大鼠均置于明/暗各12 h（光照06001800）的通风环境中，室温维持在2024，安静环境下饲养适应环境7 d。1.1.2

5、0; 仪器及试剂  SN2型脑立体定位仪（日本Tokyo Narishige科学仪器实验室生产），ND82B型八导脑电图仪（上海医疗器械厂生产），XSD02 型光学显微镜（上海光学仪器厂生产）。戊巴比妥钠（上海化学试剂采购供应站分装厂进口分装），用蒸馏水配置成8 g/L溶液。生物合成人胰岛素注射液（100 IU/ml，丹麦诺和诺德公司）。1.2  方法1.2.1  大鼠海马CA1区插管及记录电极安装  大鼠经戊巴比妥钠（40 mg/kg）腹腔注射麻醉后，将头部固定于脑立体定位仪上，暴露颅骨，双氧水清洁颅骨表面，将外径为0.6 mm的不锈钢引导管按Paxi

6、nos 和Watson大鼠脑立体定位图谱插入双侧海马CA1区（AP:-5.8 mm、L/R:± 5.0 mm、H:7.0 mm），引导管顶端距海马CA1区 1 mm，供海马内微量注射药物和毁损用。在冠状缝前1 mm及人字缝前1 mm与颅骨中线两侧旁开1 mm交叉点处分别安装铜质螺丝钉，穿透颅骨接触到硬脑膜，用于记录皮层脑电活动。在双侧颈肌内插入银丝电极用于记录肌电活动。插管与记录电极均以牙科水泥固定于颅骨上，并将脑电和肌电电极通过电线连接到微型插座上，大鼠术后置隔音、自动控制光照记录室中休息1 w。1.2.2  适应训练3   手术休息1 w后，对大鼠进

7、行适应训练以减少因药物微量注射操作对大鼠可能造成的应激刺激。用毛巾包裹大鼠将其放置于操作者膝盖上5 min，期间模拟将药物微量注射入引导管的操作（只是在引导管中插入空的微量注射器），适应训练每天上午0900进行，连续7 d。1.2.3  药物微量注射方法  在清醒待记录状态下进行微量注射，注射时间为上午0900。用尖端外径为0.3 mm的微量注射器通过引导管向大鼠双侧海马内注射生理盐水1 l（对照组）和0.05、0.1、0.2 IU的胰岛素（实验组），在20 s内注射完毕，留针1 min以防药液溢出。1.2.4  多导睡眠图记录方法  记录电极通过微型插

8、座连接到ND82B 型八导脑电图仪上，用于同步记录脑电和肌电活动。记录前1 d进行连接以适应记录状态。为了尽可能避免大鼠24 h睡眠觉醒周期的影响，每次描记均从1000开始，连续记录46 h。1.2.5  资料分析  采用30 s为一分段时间，将睡眠觉醒周期分为3期：(1) 觉醒期（W）：以额顶叶引导出低幅快波脑电和明显的肌电活动为特征；(2) 慢波睡眠（SWS）：以睡眠梭形波和高幅慢波为特征，肌电活动明显减少，其中波少于50%属浅慢波睡眠（SWS1），超过50%属深慢波睡眠（SWS2）；(3) 异相睡眠（PS）：以低幅快波为特征，除偶尔有肌肉抽动外，无明显肌电活动。总睡眠

9、时间 ( TST ) 为 SWS 和 PS 之和。1.2.6  组织学鉴定  所有大鼠在实验结束后用外径为0.3 mm的单极不锈钢电极插入引导管，通以2.5 mA阳极直流电10 s电损毁被注射的核团，2 w后处死内固定取脑行HE染色，做组织学定位鉴定，观察引导管轨迹顶部是否位于海马。7只大鼠因定位不在海马CA1区内已剔除。1.3  统计学分析  应用SPSS12.0进行统计分析，结果以x±s表示，经两样本t检验进行显著性比较。2  结果2.1  大鼠海马CA1区微量注射胰岛素对W和TST的影响  见图1。0.1 I

10、U胰岛素组和0.2 IU胰岛素组W为（79.2±16.3）min和（61.8±15.1）min，与对照组（103.9±29.0）min比较，分别减少23.8%和40.5%，有显著性差异（P0.05或P<0.01）；0.1 IU胰岛素组和0.2 IU胰岛素组TST为（160.8±16.3）min和（178.2±15.1）min，与对照组（124.9±41.9）min比较，分别增多28.7%和42.7%，有显著性差异（P0.05 或P0.01）。0.05 IU胰岛素组W和TST分别为（89.8±17.7） min和（150.1±17.6）min，与对照组比较无显著性差异（P0.05）。与对照组比较：1）P0.05，2）P0.01；下图同图1  大鼠海马CA1区注射胰岛素对W和TST 的影响（略）2.2  大鼠海马CA1区微量注射胰岛素对SWS和PS的影响  见图2。0.1 IU胰岛素组和0.2 IU胰岛素组SWS时间为（153.9±13.3） min和（169.1±20.3）min，与对照组（130.3±24.5）min比较，分别增加18.1%和29.8%，有显著性差异（P0.05 或P0.01）；0.05 IU胰岛素组SWS