完全睡眠剥夺对大鼠糖代谢的影响及其机制研究
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中国慢性病预防与控制2015年5月第23卷第5期Chin J Prey Contr Chron Dis,May 2015。Vo1.23,No.5 ・实验研究・ 完全睡眠剥夺对大鼠糖代谢的影响及其机制研究 王帆 ,张媛 ,陈钊 ,谭丽 一,褚晨晨 一,夏莉 一,孙劫t.一,林来祥- 1.天津内分泌研究所,卫生部激素与发育重点实验室,天津300070;2.天津医科大学基础医学院; 3.天津医科大学影像学院 摘要:目的方法研究完全睡眠剥夺(sleep deprivation,SD)对Wistar大鼠糖代谢的影响,探讨sD对糖代谢影响的机制。 选用20只健康3月龄Wistar大鼠,随机分为sD组和空白对照组,每组10只,雌雄各半。SD组利用“小平台水环 境法”建立大鼠sD模型,空白对照组正常环境饲养。连续6 d干预后,股动脉放血处死所有大鼠,留取血液并检测血糖,离 心后取血清用化学发光免疫分析法检测游离甲状腺素(Fr4)、游离三碘甲状腺原氨酸(fvr )、促甲状腺激素(TSH)、糖皮质 激素(Cor)和促肾上腺皮质激素(ACTH),放射免疫分析法检测胰岛素(INS)、胰高血糖素(G1u)。结果sD组大鼠皮毛 比空白对照组大鼠暗,行为更加暴躁,摄食量减少,体重减轻,sD大鼠血糖【(4.64_+1.55)nm01/LI、INS[(0.08_+0.04)ng/ml1、 n (24.01+_3.86)pmol/L]与对照组[分别为(7.47_+0.61)nmol/L、(0.30_+0.13)ng/ml、(29.91_+3.44)pmol/L]相比,均明显降低, 差异均有统计学意义(P(0.O1),两组FT,、TSH、Glu,Cor和ACTH差异均无统计学意义(P>O.05 o结论血糖下降,其中胰岛及甲状腺功能变化可能起重要作用。 关键词:睡眠剥夺;大鼠;糖代谢;胰岛;甲状腺 中图分类号:R587 文献标志码:B 文章编号:1004—6194(2015)05-0354—03 完全sD使大鼠 完全睡眠剥夺(sleep deprivation,SD)是指因环境 体重随机分为两组,即SD组和空白对照组,每组1O 需要丧失了正常所需睡眠量的状态,24 h以上完全没 只,雌雄各半。大鼠在天津医科大学动物中心『编号: 有睡眠称为完全SD,24 h以内没有睡眠为部分SD。睡 SYXK(津)2004一ooo]]饲养。 2方法 眠不足的人常伴有情绪异常、感知和学习记忆能力降 1.低,长期睡眠缺乏会导致高血压、心脏病、肥胖症等,甚 1.2.1实验方法 (1)SD组采用小平台水环境法 至引发猝死川。随着现代人们生活节奏的加快,生活压 (flowerpot technique)建立大鼠SD模型。按文献[41,制作 力的增加以及各种电子产品的陆续出现等,人们的生 30 cmx30 cmx30 ClTI的玻璃箱,箱中有一直径为6.3 cm、 活越来越不规律,大部分人都得不到充足的睡眠。目 高8.0 em的圆柱体平台,在平台周边注满水,水温保 前,已知人体的许多生理过程都具有昼夜节律性。SD 持在20℃左右,水面距平台面约1.0 cm,将大鼠放到 打破了人体内环境与外环境的同步活动,导致昼夜生 物节律混乱,必然对人体的生理过程产生一定影响『21。近 年来,大量流行病学研究表明,睡眠障碍与糖代谢之间 存在着密切的关系I3J,但SD对糖代谢的影响机制还未 见报道。本实验拟建立大鼠SD模型观察SD对大鼠糖 小平台上并盖上笼盖以防鼠蹿出,鼠在平台上可自行 饮食饮水,若其睡眠,则由于肌肉张力松弛而落人水 中。在大鼠活动空间内持续4O W日光灯照射,室内温 度控制在18~22℃,进行6 d的SD。空白对照组模拟正 常作息时间,生活在每天12 h拟光照,12 h黑暗的环 代谢的影响,通过测量相关激素探讨SD对糖代谢影响 境中,正常饲养;(2)两组大鼠均自由食用普通鼠饲料, 的机制。 饮去离子水。每2 d更换SD组大鼠箱中的水和空白对 照组鼠笼中的垫料,换水过程中尽量避免SD组的鼠 1材料与方法 落入水中,每日定时记录大鼠的摄食量、体重和饲养环 1.1材料选取20只3月龄SPF/VAF级健康成年 境的温度以及观察SD组及空白对照组大鼠行为、进 Wistar大鼠【购自军事医学科学院实验动物中心,动物 食及皮毛光泽等一般情况。第6天早晨取出两组大鼠 合格证号:SCXK一(军)2012—0004],体重220-250 g,适 的饲料,约下午2点待其空腹后,将两组大鼠股动脉放 应性饲养大鼠1周,然后正式开始SD实验。将大鼠按 血处死,分别取股动脉血,用血糖仪测血糖并记录,分 离血清并于一80℃保存,待检测激素。 基金项目:天津医科大学大学生学术研究资助计划(2014);天津医科大 1.2.2血清激素水平的测定采用化学发光免疫分析 学基础医学院大学生科研基金(2014) 作者简介:王帆,硕士研究生在读,主要从事地方病学研究,E—mail: 法(CLIA)及德国西门子试剂盒测定血清游离三碘甲 8454201 19@qq.tom 状腺原氨酸(FT )、游离甲状腺素( )、促甲状腺激素 通讯作者:林来祥,E-mail:linliaxiang2005@126mm 张缓,E—mail:zhangy@tijmu.edu.Cll (TSH)、促肾上腺皮质激素(ACTH)和皮质醇(Cor)浓度。 中国慢性病预防与控制2015年5月第23卷第5期Chin J Prev Contr Chron Dis,May 2015,Vo1.23,No.5 1.2.3胰高血糖素(Glu)和胰岛素(INS)浓度的测定采 起糖代谢异常的机制可能不尽相同。 用放射免疫分析法(RIA)测定血清Glu、INS浓度,检测 有研究结果显示,随着SD时间的延长,大鼠血清 试剂盒购自天津九鼎医学生物工程有限公司。 ACTH含量先呈轻微升高的趋势,并在SD 3 d达到最 1.2.4血糖的测定葡萄糖氧化酶比色法检测全血血 高值,之后呈明显的下降趋势,Cor含量先呈逐渐升高 糖,血糖仪(1455型)及试纸购自美国拜耳公司。 趋势,至SD 5 d时达到最高值,之后逐渐下降 。在本 1.3统计学分析采用Excel 2003建立数据库,用 实验中,只在第6天检测了激素情况,故ACTH和Cot SPSS 16.0统计软件包进行数据的统计分析。计量资料 均已达到最高值并进入降低阶段,而ACTH降低时间 用 ±s表示,数据呈正态分布,方差齐,采用独立样本t 较长,Cor降低时间较短,所以,本实验中ACTH降低 检验进行比较,若方差不齐则采用校正t检验。检验水 相对较明显,Cor也有所降低,但是变化差异无统计学 准o【:0.05。 意义。此变化趋势是由于大鼠在受到SD应激刺激后, 2结果 下丘脑一垂体一肾上腺皮质轴激活,引起脑干网状结构 激动,诱导下丘脑兴奋,通过分泌促肾上腺皮质激素释 2.1一般情况实验结束时,SD组大鼠终末体重 放激素,激发ACTH生成增多,ACTH在钙离子存在的 [(261.10+44.91)g]较空白对照组[(287.65_+52.95)g]降 条件下,作用于肾上腺皮质,刺激糖皮质激素分泌,引 低,但差异无统计学意义(f一1.209,P=0.242),皮毛较 起Cor分泌增多。但随着SD时间的延长,造成刺激程 空白对照组大鼠暗,摄食量减少,在捕捉过程中行为明 度过于强烈或刺激时间过长时,机体的调节能力不足 显暴躁,不易捕捉。 以做出适度反应,就会在某些环节或水平上出现反应 2.2两组血糖、胰岛功能和激素浓度比较与空白对 低下(或过度),使得ACTH、Cor含量出现先升高后降 照组大鼠相比,SD组大鼠INS、血糖和 水平均明显 低的波动变化趋势,并可能由此引发应激紊乱 。 降低,差异均有统计学意义(t值分别为一5.089、一4.807 本实验结果表明,sD后大鼠与对照组大鼠相比, 和一2.992,P<0.01),两组FT 、TSH、Glu、Cor和ACTH差 INS水平和血糖有明显降低趋势,可能是由于胰岛8 异均无统计学意义(£值分别为1.523、0.413、0.398、-0.864 细胞活性受到抑制所致,有研究发现,SD时交感神经活 和一1.726,19>0.05),见表1、表2。 性增强,可以伴有或不伴有副交感神经活性减低【J1一 。 表1两组大鼠血糖和胰岛功能检测结果比较( ) 而胰岛B细胞在交感神经活跃、副交感神经受抑时胰 岛素分泌受到抑制。并且由于sD后交感神经兴奋时, 大鼠体内代谢增强,可能使血糖降低,这对INS分泌也 起到抑制作用。Glu无明显变化,分析可能是由于随着 SD时间的增加,迷走神经逐渐受抑制㈣,而迷走神经 注:Glu:胰高血糖素;INS:胰岛素;SD:睡眠剥夺。 切断或应用阿托品可影响Glu的释放反应 I,故Glu 变化不明显。 表2两组大鼠激素水平比较(互 ) SD还对机体代谢率、甲状腺功能等有重要影响。 FTSHCo rACTH组别 鼠数(3FT4T实验结果显示,sD组大鼠血清中订,水平升高, 水 pm。l/L)(pm。l,L)(mIU/L)(nm。) (nm。l/L) SD组 10 7.27 ̄1.6824.01 ̄3.86 0.12 ̄0.102.34 ̄0.87376.00 ̄341.73 平降低,提示,机体组织内的脱碘酶活性增强,使 空白对照组10 6.61 ̄1.00 29.91-+3.440.09-+0.062.46 ̄0.60528.40+336.62 向FT3的转化增多,即睡眠缺乏时可能会有类似甲状 t值 1.523 —2.992 0.413 —0.864 —1.726 腺机能异常的症状,进而引发SD后的一系列反应。同 P值0.147 <O.01 0.685 0.400 0.104 时,甲状腺激素是一种INS的对抗激素【I21,对INS功能 注:FT3:游离三碘甲状腺原氨酸;FT4:游离甲状腺素;TSH: 有双重作用,它既可以加快INS降解,亦可以改变机体 促甲状腺激素;Cot:皮质醇;ACTH:促肾上腺皮质激素;SD:睡眠 组织的INS敏感性。另外, 可促进肠道中葡萄糖的 剥夺。 磷酸化,加快肠道对葡萄糖吸收。因此,甲状腺功能减 3讨论 退时,甲状腺激素水平降低,INS降解减慢,机体对胰 岛素敏感性增强,肠道葡萄糖吸收减慢,血糖及糖耐量 大量研究结果表明,SD引起的糖代谢异常,甚至 曲线减低 。 糖尿病,可能是由于多种机制作用的结果。SD会引起 综上所述,连续6 d SD的大鼠糖代谢出现异常, 机体交感迷走失衡,导致交感神经过度兴奋l51,炎性因 提示,睡眠缺乏对机体糖代谢有一定的负面影响,且和 子【吸脂肪因子分泌异常,负向调节激素(如生长激素、 体内多个系统的调节有关,尤其胰岛和甲状腺功能变 糖皮质激素等)显著降低等同以及间断』生缺氧所造成的 化在其中起重要作用。sD与糖代谢相关疾病关系密 一系列损害嘲。不同类型,甚至不同程度的睡眠障碍引 切,应该加强有睡眠障碍的人群对这方面的重视并进 ・356・ 中国慢性病预防与控制2015年5月第23卷第5期Chin J Prey Contr Chron Dis,May 2015,Vo1.23。No.5 ・流行病学调查・ 2003—2013年北京市西城区居民糖尿病死亡特征分析 李竹,初里楠,张燕 北京市西城区疾病预防控制中心统计信息科,北京100120 摘要:目的分析2003—2013年北京市西城区居民死因登记报告中糖尿病患者的死亡情况,为今后卫生防病策略的制定 提供依据。方法利用北京市西城区各级医疗机构填报和该区街道、派出所收集的户籍居民死亡医学证明书,按照国际 2013年 统一分类(ICD一10)进行疾病分类编码,对3 932例糖尿病相关疾病病例进行分析,计算死亡率和构成比。结果北京市西城区居民糖尿病粗死亡率为16.77/10万;2003—2013年,女性糖尿病死亡率有下降趋势。45岁以上人群,随年龄 上升,糖尿病死亡率增加,45~64岁人群,男性死亡率高于女性,但65岁及以上人群,女性死亡率高于男性,差异均有统计 学意义(尸之0.01)。2003—2013年,在根本死因为糖尿病及伴随糖尿病的死者中,77.85%的糖尿病病例同时患另一种或多种 慢性病,且总死亡率呈上升趋势。结论中图分类号:R18t.3 文献标志码:B 需加强糖尿病防治工作,控制糖尿病及伴随疾病的发生,提高居民生活质量。 文章编号:1004—6194(2015)05—0356—03 关键词:糖尿病;伴随疾病;死亡率;趋势 随着社会经济的发展,人们生活方式的改变,糖尿 病患病率持续上升,成为影响居民健康水平的重要因 素,糖尿病给家庭和社会带来了很大负担【】I。2003—2007 年,北京市西城区死因统计资料显示,内分泌营养代谢 疾病位于死因顺位第5位,其中糖尿病死亡占 94.19%。为了解北京市西城区糖尿病死亡的年龄、地 点、伴随疾病,更好地预防治疗糖尿病,本文中我们对 2003—2013年北京市西城区户籍居民糖尿病死亡情况 进行分析 作者简介:李竹,本科,主管医师,主要从事死因统计工作,E—mail zhu4840@1 26.eom 1资料与方法 1.1 资料来源 利用各医疗机构将居民的死亡信息 登记并通过互联网报至中国疾病预防控制中心的数据 平台,区疾病预防控制中心将公安、妇幼保健等数据与 医疗机构报卡总数据库核对,将总库未包括的病例补 录后,按户籍地址整理辖区数据,对3 932例糖尿病相 关病例进行分析,疾病分类按照国际统一分类方法 (ICD一10)进行编码。 1.2统计学分析用SPSS 13.0软件对数据进行统计 分析,统计指标包括死亡率和构成比,率的比较用xz 1 8 J Foster GE,McKenZie DC,Milsom WK,et a1.Effects of two protocols of intermittent hypoxia on human ventilatory,cardiovascular and 行相关预防。本实验为进一步探究sD对糖代谢的影 响提供了基础数据和参考资料。如何就sD对内分泌 功能以及能量代谢的不利影响进行预防将成为下一步 研究的方向。 参考文献 [1]管宇,严晓丽,王国华,等.睡眠剥夺对大鼠肝脏铁代谢的影响 [J].实验动物与比较医学,2014,34(3):205—208. 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