長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)對(duì)大鼠覺(jué)醒能力的損害及機(jī)制研究.pdf

1、現(xiàn)代社會(huì)中，很多人需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的工作，例如長(zhǎng)途司機(jī)連續(xù)駕駛、連續(xù)軍事作業(yè)等。眾所周知，這些超晝夜周期的工作以及強(qiáng)制性無(wú)睡眠或少睡眠的工作勢(shì)必會(huì)對(duì)操作人員的行為能力和認(rèn)知功能造成嚴(yán)重影響，從而降低工作效率。 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)建立大鼠長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)模型，成功地模擬了連續(xù)作業(yè)過(guò)程中的多種影響因素；隨后研究了長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)對(duì)大鼠覺(jué)醒能力的損害作用；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)對(duì)大鼠腦內(nèi)orexin-A、OX1R受體的影響及咖啡因?qū)﹂L(zhǎng)時(shí)連

2、續(xù)作業(yè)后orexin-A及OX1R的影響。結(jié)果如下： 1.大鼠長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)模型的建立 以傳統(tǒng)的小動(dòng)物跑臺(tái)裝置為基礎(chǔ)，采取48h連續(xù)跑臺(tái)作業(yè)模式建立長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)的大鼠模型。該模型包含了各種干擾因素，如跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)因素、躲避電刺激的腦力活動(dòng)因素(條件反射)、電刺激所致的應(yīng)激和精神緊張因素、食物限制因素，以及睡眠剝奪因素等，從而較好地模擬了長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)過(guò)程中多種復(fù)雜的環(huán)境。 2.長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)對(duì)大鼠夜間覺(jué)醒行為的影響

3、 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)三項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)動(dòng)物夜間(19：00～07：00)的覺(jué)醒能力，即行為活動(dòng)狀態(tài)分布、覺(jué)醒時(shí)間以及直立次數(shù)。結(jié)果顯示，大鼠通過(guò)48h連續(xù)作業(yè)后行為活動(dòng)降低(n=8，P＜0.05)，同時(shí)覺(jué)醒時(shí)間(n=8，P＜0.01)和直立次數(shù)均減少(n=8，P＜0.01)。從而揭示，長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)可顯著降低機(jī)體的覺(jué)醒行為水平。 3.長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)對(duì)大鼠夜間認(rèn)知功能的影響 長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)后，將大鼠進(jìn)行連續(xù)2天穿梭箱主動(dòng)回避行為測(cè)試，測(cè)試均

4、在21：00進(jìn)行。結(jié)果表明，無(wú)論是在第一天，還是在第二天，跑臺(tái)組大鼠反應(yīng)能力均明顯弱于對(duì)照組(n=6，P＜0.05)。因此，該結(jié)果在一定程度上說(shuō)明，長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)可以降低機(jī)體的認(rèn)知能力。 4.長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)對(duì)大鼠前額葉皮層遞質(zhì)水平的影響 本實(shí)驗(yàn)中，利用高效液相色譜法測(cè)定了長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)后前額葉皮層腦區(qū)去甲腎上腺素(NA)，多巴胺(DA)及5-羥色胺(5-HT)神經(jīng)遞質(zhì)含量的變化。結(jié)果顯示，這三種神經(jīng)遞質(zhì)在跑臺(tái)組前額葉皮層腦區(qū)的

5、含量明顯低于對(duì)照組(n=6，P＜0.05)。因此，該結(jié)果提示，長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)后，動(dòng)物的覺(jué)醒能力和認(rèn)知功能的下降可能與去甲腎上腺素，多巴胺及5-羥色胺等三種遞質(zhì)水平的下降有關(guān)。 5.長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)對(duì)大鼠下丘腦外側(cè)區(qū)、背縫核、藍(lán)斑核、被蓋背外側(cè)核orexin-A及受體OX1R的影響 本實(shí)驗(yàn)中，采用免疫組織化學(xué)方法結(jié)合圖像分析技術(shù)測(cè)定了長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)后下丘腦外側(cè)區(qū)、背縫核、藍(lán)斑核、被蓋背外側(cè)核的orexin-A及受體OX1R的變化。

6、結(jié)果顯示，orexin-A陽(yáng)性細(xì)胞在下丘腦外側(cè)區(qū)，orexin-A陽(yáng)性纖維在背縫核、藍(lán)斑核及OX1R在背縫核、藍(lán)斑核、被蓋背外側(cè)核均顯著減少。(n=7，P＜0.05)該結(jié)果提示，長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)造成覺(jué)醒能力損害的神經(jīng)機(jī)制可能與引起了促覺(jué)醒肽orexin-A的顯著減少及orexin纖維支配靶區(qū)OX1R的明顯下調(diào)有關(guān)。 6.長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)對(duì)大鼠前額葉皮層的OX1R受體的影響 本實(shí)驗(yàn)中，利用WestemBlot結(jié)合圖像分析技術(shù)測(cè)定了

7、長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)后前額葉皮層的OX1R受體的變化。結(jié)果顯示，在長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)后，OX1R受體在前額葉皮層表達(dá)顯著減少。(n=3，P＜0.05)該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)造成覺(jué)醒能力損害的神經(jīng)機(jī)制可能是由于造成了覺(jué)醒水平高度相關(guān)的前額葉皮層的OX1R受體的下調(diào)。 7.咖啡因?qū)﹂L(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)后大鼠下丘腦外側(cè)區(qū)、背縫核、藍(lán)斑核、被蓋背外側(cè)核orexin-A及受體OX1R的影響 大鼠連續(xù)48h作業(yè)結(jié)束后，在18：30～19：00期間

8、給予10mg/kg咖啡因生理鹽水溶液，同時(shí)給予鹽水對(duì)照組同體積生理鹽水。免疫組化結(jié)果顯示：咖啡因組在下丘腦外側(cè)區(qū)orexin-A陽(yáng)性細(xì)胞，在背縫核、藍(lán)斑核orexin-A陽(yáng)性纖維相比鹽水對(duì)照組顯著增多；OX1R在背縫核、藍(lán)斑核、被蓋背外側(cè)核沒(méi)有顯著變化。(n=7，P＜0.05)該結(jié)果說(shuō)明，咖啡因維持中樞興奮的機(jī)制可能是激活了orexin神經(jīng)元。 8.咖啡因?qū)﹂L(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)后大鼠前額葉皮層的OX1R受體的影響 大鼠連續(xù)48h

9、作業(yè)結(jié)束后，在18：30～19：00期間給予10mg/kg咖啡因生理鹽水溶液，同時(shí)給予未跑對(duì)照組同體積生理鹽水。Westernblot結(jié)果顯示，在長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)后給予咖啡因?qū)η邦~葉皮層OX1R受體表達(dá)沒(méi)有影響。(n=3)該結(jié)果說(shuō)明，咖啡因維持中樞興奮的機(jī)制與OX1R受體沒(méi)有關(guān)系。 綜合上述，本研究結(jié)果表明，長(zhǎng)時(shí)連續(xù)作業(yè)可明顯地?fù)p害大鼠的覺(jué)醒能力和認(rèn)知功能，這可能是由于orexin-A的顯著減少及orexin纖維支配靶區(qū)OX1R的明