吴聊大鼠：慢性睡眠剥夺对双转基因APP /PS1 AD鼠行为的影响

吴聊大鼠，大家好，我是上海欣软的吴文远。

阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease, AD)是一种发生在中枢神经系统的，起病隐匿，以生活能力下降，进行性认知功能障碍和记忆力减退为主要临床表现的神经退行性疾病。近年研究表明，除了遗传因素，还有多种高风险因素参与 AD 的发病和疾病进程，睡眠障碍是其中重要的危险因素之一，而在现代社会生活中，由于工作压力大、生活节奏快、作息不规律等各种各样的原因，导致越来越多的人出现睡眠障碍，经历着不同程度的睡眠剥夺(sleep deprivation, SD)，能够导致 AD 的患病风险明显增加。

动物实验也发现，急性睡眠剥夺导致SD大鼠的长时程空间参考记忆损伤，慢性轻度睡眠剥夺可以引起CD1小鼠的工作记忆损伤和焦虑样行为。本文采用多种行为学手段观察慢性睡眠剥夺实验观察慢性睡眠剥夺对APP/PS1小鼠和WT小鼠的短期工作记忆、长时程空间学习记忆和条件恐惧记忆能力的影响。

1. 材料与方法

1.1 实验动物、分组及处理

以8月龄雄性 APP /PS1 小鼠和同窝野生型 C57BL/6(wild type，WT)小鼠为研究对象。小鼠饲养于 12 h/12 h 明暗交替的 SPF 级动物房中，室温 20±2°C、湿度 60%-80%，小鼠可自由进食和饮水。小鼠随机分为 4组(n=10-12/组)：平台对照(platform control， PC)组 WT 小鼠(WT-PC)、睡眠剥夺组 WT 小鼠(WT-SD)、平台对照组 APP/PS1 小鼠(APP/PS1-PC)和睡眠剥夺组 APP/PS1 小鼠(APP/PS1-SD)。采用经典的上海欣软睡眠剥夺仪(型号XR-XS108)建立慢性睡眠剥夺(chronic sleep deprivation, chronic SD)模型。所有小鼠睡眠剥夺 21 天后进行行为学测试，最终，每组有 8-9 只小鼠用于进行电生理记录。

上海欣软睡眠剥夺仪 型号 XR-XS108

1.2 主要仪器、设备

睡眠剥夺仪（上海欣软XR-XS108）Y 迷宫设备(上海欣软XR-XY1031)、恐惧学习记忆训练箱、行为学视频记录与分析系统Visutrack和 Morris 水迷宫装置(上海欣软 XR-XM101)。

1.3 实验方法

1.3.1 Y迷宫实验

Y 迷宫设备(上海欣软XR-XY1031)

2. 结果

2.1慢性睡眠剥夺加重APP/PS1小鼠的短期工作记忆能力损伤

Y迷宫自发交替实验用于评估小鼠的短期工作记忆能力。实验结果显示，四组小鼠在8min内的进臂总次数(图1A)没有统计学差异(P>0.05).慢性睡眠剥夺后APP/PS1小鼠的自发交替正确率进一步降低(P=0.002)，表明慢性睡眠剥夺会加重APP/PS1小鼠的短期工作记忆损伤，但不影响其运动能力。同时，慢性睡眠剥夺后WT小鼠的自发交替正确率下降(P=0.016)，表明慢性睡眠剥夺损害了WT小鼠的短期工作记忆。(A)各组小鼠在Y迷宫中的进臂总次数统计直方图;(B)各组小鼠在Y迷宫中自发交替正确率的统计直方图(n=9-11)。*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001。

MWM实验主要用于检测小鼠的长时程空间学习和参考记忆能力。与WT-PC组小鼠相比APP/PS1-PC组小鼠在目标象限中的游泳时间百分比(P=0.001)和穿台次数(P=0.044)均显著降低，慢性睡眠剥夺后APP/PS1小鼠在目标象限中的游泳时间百分比(P=0.002)和穿台次数(P=0.044)进一步降低。APP/PS1基因突变和慢性睡眠剥夺均未影响小鼠的运动能力，慢性睡眠剥夺加剧了APP/PS1小鼠的空间参考记忆损伤，并导致WT小鼠空间参考记忆损伤。

慢性睡眠剥夺对 APP/PS1 小鼠空间学习能力的影响

(A) 小鼠在连续 5 天定位航行实验中的逃避潜伏期直方图；

(B)小鼠在定位航行实验第 5 天的代表性游泳轨迹原始图，大圆圈代表水迷宫宫体，而小圆圈代表隐藏在水下逃生平台(n=9,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001)。

(A)各组小鼠在空间探索实验中的目标象限游泳时间百分比直方图；(B)各组小鼠空间探索时的穿台次数直方图；(C)每组小鼠在空间探索实验中的代表性原始游泳轨迹图，大圆圈代表水迷宫宫体，小圆圈代表定位航行实验中隐藏水下逃生平台所在位置(n=9,*P<0.05,**P<0.01)。

3讨论

本研究首先采用多种行为学手段观察了慢性睡眠剥夺对APP/PS1小鼠认知功能的影响。研究结果显示，在进行21天的慢性睡眠剥夺后，APP/PS1小鼠在Y迷宫实验中的自发交替正确率进一步降低，表明慢性睡眠剥夺加重了APP/PS1小鼠的短期工作记忆损伤。慢性睡眠剥夺后APP/PS1小鼠在学习期间寻找隐藏水下平台的逃避潜伏期缩短。但是，其在空间探索实验中的目标象限游泳时间百分比和穿台次数均明显减少，表明慢性睡眠剥夺进一步损害了APP/PS1小鼠的长时程空间参考记忆能力。