以果蝇为模式生物的四逆散改善睡眠作用及作用机制研究

睡眠是人类的基本行为，是保持健康和觉醒的积极生理过程。睡眠是一种保护性抑制，可提高机体的免疫力，是机体休养生息、调节精神和储存能量的重要方式。充足的睡眠可以使疲劳的神经细胞恢复正常机能，同时也是疾病好转、身体康复、机体正常代谢的重要条件。 随着现代社会生活节奏的加快，工作压力的提高，失眠成为人们生活中一种常见的疾病和其他身体疾病的诱因。世界卫生组织的一项研究表明：全球约有27％的人在遭受失眠病症的困扰。在我国约有3亿成年人患有失眠等睡眠障碍疾病。因而，睡眠问题越来越成为关注的焦点。 近年来，利用果蝇来研究人类睡眠逐渐成为新的模式生物研究领域。果蝇携带了大量与人类睡眠和神经功能相关基因相同的基因，它们睡眠与觉醒的周期与人类也类似。果蝇具有复杂的神经系统与脑组织，但阻止药物到达中枢神经系统的屏障很弱，这使得可以进行大规模药物筛选，筛选新的具有治疗作用的药物。果蝇全基因组测序完成，许多基因、基本的生化途径及信号通路从果蝇到人高度保守。在很多情况下，果蝇的单个基因便具有哺乳类多个相关家族成员的功能。由于果蝇的睡眠在行为表现、药物反应、基因表达等方面都表现出和人类睡眠极大的相似性，加之遗传学的优势，因此成为了睡眠研究的新型模式生物。 本课题采用果蝇活动监测研究方法，应用自动红外测定仪(果蝇活动监测仪，DAMS；Trikinetics Inc．USA)进行果蝇24小时活动的连续监测。以果蝇静止时间大于5分钟的行为标准来定义果蝇的睡眠时间，通过对果蝇持续24小时活动次数的分析，以果蝇睡眠时间为评价指标，分别考察了不同日龄果蝇正常的睡眠—觉醒周期以及日龄、性别因素对果蝇睡眠的影响。并在此基础上，选择7日龄果蝇作为研究观察对象，进行了四逆散冻干粉改善果蝇睡眠作用的量效、时效关系研究，然后通过两种不同的睡眠剥夺方法，验证了四逆散冻干粉对睡眠剥夺果蝇睡眠的改善作用。在作用机制研究中，首先选用神经递质5-HT作为研究指标，测定果蝇脑部5-HT含量，研究果蝇在给药前后和睡眠剥夺前后脑部5-HT含量的变化，再以5-HT1A受体为指标通过RT-PCR反应，研究给药前后和睡眠剥夺前后果蝇脑部5-HT1A受体的表达差异，从分子水平研究四逆散冻干粉改善果蝇睡眠的机制。 结果表明： 1．日龄对果蝇活动能力影响：雌雄果蝇活动能力在7-17日内均稳定的保持在最高水平。雌果蝇在32日龄时活动能力明显下降，下降幅度较大。雄果蝇在22日龄时活动能力显著下降，下降幅度呈现波动性，在18-38日龄时间段内，雌果蝇活动能力远远高于雄果蝇。 2．从昼夜活动节律图中得知：幼年果蝇睡眠时间长且连续性好，随着日龄的增长，其睡眠状态逐渐呈片断性，与人类睡眠特征相似。雄果蝇睡眠时间明显多于雌果蝇。 3．日龄对果蝇睡眠的影响：在2-30日龄内，雄果蝇睡眠时间并未明显随着日龄增长而缩短。在0-12日龄内，雌果蝇睡眠时间较长，从12日龄后有不规律的下降趋势。另外，同一日龄下雄果蝇睡眠时间明显多于雌果蝇。 4．性别对果蝇睡眠影响：活动能力在同一水平的雌雄果蝇在睡眠节律上明显不同。雌果蝇白天睡眠时间较短，主要睡眠集中在夜晚，而雄果蝇白天睡眠时间和夜晚睡眠时间基本持平。 5．雌果蝇在4％药物浓度、连续给药4天情况下睡眠延长最明显，与空白组相比差异显著(p＜0．01)。雄果蝇在2％药物浓度、连续给药7天情况下睡眠效果最好，与空白组相比有显著性差异(p＜0．05)； 6．四逆散冻干粉对光照及机械两种睡眠剥夺模型果蝇的睡眠均有改善作用。 7．应用ELISA检测方法，检测果蝇脑部5-HT的含量，结果表明：7日龄雌果蝇随着睡眠程度加深，5-HT保持在一定的水平；而雄果蝇呈现波动性变化。给药组与空白组相比，雌雄果蝇脑部5-HT含量均有显著性差异(p＜0．05)；剥夺给药组与睡眠剥夺组相比，雌雄果蝇脑部5-HT含量也均有显著性差异(p＜0．01)；表明四逆散冻干粉能够促进果蝇脑部5-HT含量增加。 8．应用实时定量PCR方法，检测各实验组5-HT1A的相对表达水平，结果表明：空白组5-HT1A的表达量是睡眠剥夺组的4．16倍，说明睡眠剥夺使果蝇脑内5-HT1A降低，从而抑制睡眠；给药组5-HT1A的表达量为空白组3．14倍，说明四逆散能够显著促进睡眠；同时睡眠剥夺给药组是睡眠剥夺组的8．88倍，进一步说明四逆散使果蝇脑内5-HT1A表达量增高，从而促进睡眠。