过表达Slc1a2调节Glu/GABA平衡抑制铁死亡改善睡眠剥夺小鼠的认知功能障碍

摘要

目的 探讨过表达Slc1a2对睡眠剥夺（SD）小鼠认知功能障碍的改善作用及其作用机制。方法 将130只SPF级雄性C57BL/6J小鼠按照随机数字表法分为正常睡眠（NS）组、NS+ov-Slc1a2组、SD组、SD+ov-NC组和SD+ov-Slc1a2组，每组26只。基于旋转杆的自动化系统建立SD小鼠模型，NS+ov-Slc1a2组和SD+ov-Slc1a2组小鼠前额叶皮层（PFC）内注射过表达Slc1a2腺病毒。采用免疫荧光和Western blotting检测小鼠PFC中Slc1a2表达情况；电生理学检测小鼠非快速眼动（NREM）睡眠时间、快速眼动（REM）睡眠时间和觉醒时间；实时定量PCR检测小鼠PFC中谷氨酸（Glu）和γ-氨基丁酸（GABA）代谢酶表达；全细胞膜片钳记录小鼠PFC微型兴奋性突触后电流（mEPSC）频率和振幅；免疫荧光检测小鼠PFC中GABA阳性细胞率；C11-BODIPY荧光探针检测小鼠PFC中脂质活性氧（ROS）阳性细胞率；相关试剂盒检测小鼠PFC中Fe²⁺和丙二醛（MDA）水平；采用旷场实验、新物体识别测试和Y迷宫实验评价小鼠认知功能。结果 与NS组相比，NS+ov-Slc1a2组小鼠的NREM和REM睡眠时间、中心区域停留时间、识别指数和新臂选择指数明显升高，觉醒时间明显降低（均P<0.05）；小鼠PFC中Slc1a2⁺GFAP⁺细胞比例，Slc1a2蛋白表达，Glul、Slc6a1和Abat m RNA表达，m EPSC频率和振幅，GABA阳性细胞率明显升高，脂质ROS、Fe²⁺和MDA水平明显降低（均P<0.05）。与NS组相比，SD组和SD+ov-NC组小鼠NREM和REM睡眠时间、中心区域停留时间、识别指数和新臂选择指数明显降低，觉醒时间明显升高（均P<0.05）；小鼠PFC中Slc1a2⁺GFAP⁺细胞比例，Slc1a2蛋白表达，Glul、Slc6a1、Abat mRNA表达，m EPSC频率和振幅，GABA阳性细胞率明显降低，脂质ROS水平、Fe²⁺和MDA含量明显升高（均P<0.05）。与SD组和SD+ov-NC组相比，SD+ov-Slc1a2组小鼠NREM和REM睡眠时间、中心区域停留时间、识别指数和新臂选择指数明显升高，觉醒时间明显降低（均P<0.05）；小鼠PFC中Slc1a2⁺GFAP⁺细胞比例，Slc1a2蛋白表达，Glul、Slc6a1和Abat m RNA表达，m EPSC频率和振幅，GABA阳性细胞率明显升高，脂质ROS、Fe²⁺和MDA水平明显降低（均P<0.05）。结论 PFC中异位过表达Slc1a2能明显改善SD小鼠睡眠障碍，减轻SD对PFC中的兴奋性神经信号传递和GABA能神经元功能的破坏，并改善SD小鼠认知障碍和焦虑行为，其作用机制可能与改善PFC中Glu/GABA代谢失衡并抑制铁死亡有关。

关键词

睡眠障碍 / 睡眠剥夺 / Slc1a2 / 谷氨酸 / γ-氨基丁酸 / 铁死亡 / 认知功能障碍