新型IL?10抑制剂对睡眠剥夺大鼠的影响

【摘要】  目的 研究不同剂量AS101对于6 h睡眠剥夺后大鼠睡眠觉醒周期的影响。方法 采用脑立体定位、脑电图、肌电图记录方法观察AS101对于睡眠剥夺大鼠睡眠反跳的影响。结果 6 h睡眠剥夺后，与注射缓冲液组（PBS）大鼠比较，0.5 mg/kg AS101可以增加觉醒时间和减少慢波睡眠时间，可将快眼动睡眠从(54.53±14.61)min减少到(34.4±17.34)min(P＜0.05)。结论 AS101可能参与大鼠睡眠觉醒周期的调节。

【关键词】  IL?10 抑制剂；AS101睡眠；脑电图记录

  睡眠剥夺对于机体代谢、免疫、内分泌等功能有不同程度的影响。睡眠剥夺之后出现的睡眠增加现象称为反跳 (rebound)。大量研究已经发现了细胞因子尤其是白介素1（IL?1）和肿瘤坏死因子（TNF）参与睡眠剥夺后的睡眠反跳作用。有研究发现IL?1的产量与睡眠有关，在慢波睡眠（SWS）期间活性达峰值，在睡眠剥夺期间产量增多。IL?1受体拮抗剂或抗IL?1抗体在抑制内源性IL?1活性的同时，可抑制兔的自发睡眠，还可抑制睡眠剥夺后“反跳现象”的出现〔1〕。临床上的许多感染性疾病患者都有睡眠受限制的症状，这表明细胞因子可能在其中发挥作用。AS101是一种新型的IL?10抑制剂并可以刺激IL?1β的释放〔2〕。大量研究都集中于它对血液系统疾病的作用，忽略了它可能对睡眠相关疾病的作用。本研究旨在探讨不同剂量AS101对睡眠剥夺大鼠睡眠反跳的影响，为临床睡眠相关疾病提供一条新的途径。

    1  材料与方法

    1.1  动物手术  本实验采用SD雄性大鼠14只，体重350～400 g由宾夕法尼亚州立大学实验动物中心提供。随机分为两组：对照组（n=8）和AS101组（n=6）。用65%氯胺酮（katamine）和35%甲苯噻嗪（xylazine），0.2 ml／100 g麻醉。将大鼠固定于定位仪上，暴露颅骨，冠状缝后3～4 mm安置脑电电极，以不损伤硬脑膜为准；肌电电极由银丝制成，分别在左侧颈部浅、深肌层和右侧颈深肌层放置银质肌电电极；所有脑电、肌电电极均用磷酸锌黏固粉固定于颅骨表面，将脑电和肌电电极接到一插件上。术后大鼠自由活动，水食不限，分笼饲养于隔音、恒温(22±2）℃，人工光照(8∶00～20∶00)的实验室中。术后1 w开始记录大鼠的脑电及肌电。脑电和肌电信号通过数模转化器(PC?30FA，Eagle Technology，Cape Town,South Africa)和放大器（Grass Instrument Division of Astro?Med，Inc.，West Warwick，RI)后直接输入电脑中记录。

    1.2  腹腔注射用药物  对照液为pH7.4的缓冲液(PBS)，AS101〔trichloro(dioxoethylene?O,O′) tellurate，Tocris bioscience，USA〕以pH7.4的PBS为溶剂，配置浓度 为0.5 mg/kg；储存于4℃。 任大鼠自由活动，对照组大鼠第1天连续记录8 h（8∶00～16∶00），第2天于同一时间给予PBS；AS101组大鼠注射PBS或AS101于下午1∶40开始，注射完毕后下午2∶00开始睡眠剥夺6 h，再连续记录6 h。

    1.3  睡眠觉醒周期  以30 s为一分段时间,将睡眠觉醒周期分为：①觉醒期:以额?枕叶引导出低幅快波脑电和明显的肌电活动为特征；② 非快眼动(NREM)睡眠期:以睡眠梭形波和高幅慢波为特征,肌电活动明显减少；③快眼动(REM)睡眠期:以低幅快波为特征,除偶尔有肌肉抽动外,无明显肌电活动。

    1.4  统计学处理  所有数据用x±s表示，作同体实验前后比较的paired?t检验。

    2  结  果

    2.1  PBS对于大鼠睡眠觉醒周期的影响  与正常大鼠相比，腹腔注射PBS的大鼠觉醒时间(WAKE)从(137.02±31.88）min到（155.23±31.91）min（P＞0.05），慢波睡眠时间（NREM）从（308.52±30.19）min到（291.58±30.67）min（P＞0.05），快眼动睡眠（REM）从（34.46±8.28）min到（33.19±6.77）min（P＞0.05）。见图1。

    2.2  AS101对6 h睡眠剥夺大鼠睡眠反跳的影响  与注射PBS缓冲液的大鼠相比，6 h睡眠剥夺后的大鼠腹腔注射AS101（0.5 mg/ml）后，觉醒时间增加从(172.37±36.84)min 到 (195±24.16)min（P＞0.05）,NREM减少从(133.1±24.66)min到(130.6±14.5)min（P＞0.05）,REM减少从(54.53±14.61) min到(34.4±17.34)min(P＜0.05)。见图2。

    3  讨  论

    本研究发现，腹腔注射AS101后对6 h睡眠剥夺后大鼠睡眠反跳的影响主要表现在REM上。本室以前的研究证明腹腔注射AS101可以增加大鼠NREM睡眠，降低觉醒，证明AS101可能参与大鼠睡眠觉醒周期的调节。而6 h睡眠剥夺后，AS101并没有抑制大鼠的睡眠反跳则证明了这种假说——AS101参与大鼠正常睡眠觉醒周期的调节，而在觉醒延长的时候可能主要参与对快眼动睡眠的调节。

    在细胞因子中，IL?1和TNF?α是受抗炎因子IL?10调节的。人们发现IL?10可以抑制调节睡眠的其他细胞因子产生如IL?1β和 TNF?α〔3〕。Strassmann等〔4〕研究表明AS101可以抑制IL?10产生并且可以增加IL?1β和 TNF?α的释放。许多研究报道IL?1在睡眠剥夺的人血清中浓度增加，而IL?1的mRNA表达也随着睡眠剥夺而增加。最新研究表明40 h睡眠剥夺后无论是促炎症因子还是抗炎性因子都会在人的血清中增加〔5〕。因此在睡眠剥夺的时候，抗炎因子与炎性因子的产生都发生了变化，而在本研究中AS101对于睡眠剥夺后觉醒时间和NREM并没有调节作用。

    现在普遍认为细胞因子调节REM可能是通过Jak1、Jak3，STAT3和 STAT5等信号途径影响神经元的NO合酶产生而实现的〔6，7〕。许多研究证明在睡眠剥夺时基底前脑的NO产生增加。更重要的是有研究发现AS101可以通过STAT3信号途径增加NO。因此，本实验发现腹腔注射AS101对于6 h睡眠剥夺大鼠REM睡眠反跳抑制作用的机制可能与上述原因有关。

    本研究证明了AS101可能参与了对于生理性睡眠的调节，但对于异常睡眠并没有调节作用。这为免疫系统参与生理性睡眠的研究又提供了一个有力的证明。

【】
  1 Krueger JM，Obál FJ，Fang J,et al.The role of cytokines in physiological sleep regulation〔J〕.Ann N Y Acad Sci，2001；933:211?21.

2 Brodsky M，Yosef S，Galit R,et al.The synthetic tellurium compound，AS101，is a novel inhibitor of IL?1beta converting enzyme〔J〕.J Interferon Cytokine Res，2007；27(6):453?62.

3 Entzian P,Linnemann K，Schlaak M,et al.Obstructive sleep apnea syndrome and circadian rhythms of hormones and cytokines〔J〕.Am J Respir Crit Care Med，1996；153:1080?6.

4 Strassmann G，Kambayashi T，Jacob CO,et al.The immunomodulator AS?101 inhibits IL?10 release and augments TNF alpha and IL?1 alpha release by mouse and human mononuclear phagocytes〔J〕.Cell Immunol，1997;176(2):180?5.

5 Gudewill S，Pollmacher T，Vedder H,et al.Nocturnal plasma levels of cytokines in healthy men〔J〕.Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci,1992；242：53?6.

6 Data S，Patterson EH，Siwik DF.Endogenous nitric oxide in the pedunculopontine tegmentum induces sleep〔J〕.Synapse，1997；27：69?78.

7 Kapas L，Fang J，Krueger JM.Inhibition of nitric oxide synthesis inhibits rat sleep〔J〕.Brain Res，1994；664：189?96.