声光与机械刺激对脓毒症大鼠睡眠和血脑屏障及认知功能的影响

摘要

目的 探讨噪声、强光及机械刺激对脓毒症大鼠睡眠、血脑屏障和认知功能的影响.方法 选择40只雄性SD大鼠,均经腹腔注射10 mg/kg脂多糖(LPS)制备脓毒症模型,并分别给予0、30、45、60、75 dB噪声刺激或0、50、100、200、400 Lux光照刺激(均n=4),96 h后通过测定血清皮质醇、褪黑素及脑组织伊文思蓝(EB)含量等指标筛选后续实验条件.然后另外选择40只雄性SD大鼠,按随机数字表法分为对照组(Con组)、 LPS组、噪声干预组(LPS+60 dB组)、200 Lux光照干预组(LPS+200 Lux组)及机械刺激组(LPS+MS组),每组8只.分别予以相应刺激96 h后,通过旷场实验及条件性恐惧实验评估大鼠探索行为和认知功能;用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测脑组织白细胞介素-6(IL-6)含量和血清皮质醇、褪黑素水平以评估大鼠睡眠质量、中枢炎症及应激反应;通过EB渗透实验评估血脑屏障完整性;用蛋白质免疫印迹试验(Western blotting)检测海马组织密闭小带蛋白1(ZO-1)、封闭蛋白5(Claudin-5)、裂解的天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶3(caspase-3)蛋白表达以评估大鼠海马区血脑屏障完整性和神经元凋亡情况.结果 与0 dB噪声组或0 Lux光照组相比,60 dB噪声组及200 Lux光照组血清褪黑素水平即明显降低,血清皮质醇及脑组织EB含量即明显升高,故选取60 dB噪声、200 Lux光照作为后续实验条件.与Con组相比,LPS组旷场实验水平分数、垂直分数明显降低,僵直时间占比、脑组织EB和IL-6含量、血清褪黑素和皮质醇水平以及海马区ZO-1、Claudin-5、caspase-3蛋白表达差异均无统计学意义.与LPS组相比,LPS+60 dB、LPS+200 Lux、LPS+MS组大鼠水平分数、垂直分数及僵直时间占比明显降低〔水平分数(分):73.8±9.7、80.3±9.4、64.5±8.3比103.6±15.5,垂直分数(分):9.4±1.7、 11.2±1.9、6.8±0.9比15.9±2.8,僵直时间占比:(45.3±4.7)％、(53.3±5.8)％、(42.1±5.1)％比(66.1±6.3)％〕,血清褪黑素水平明显降低(ng/L:53.62±6.20、44.25±6.41、45.33±5.84比74.39±7.54),血清皮质醇水平明显升高(nmol/L:818.34±95.53、710.04±65.41、989.73±91.63比398.82±72.59),脑组织EB、IL-6含量明显升高 〔EB(μg/g):2.80±0.35、2.38±0.31、3.24±0.42比1.59±0.26,IL-6(ng/g):31.56±4.11、26.69±3.75、37.47± 4.56比16.28±2.69〕,海马组织ZO-1、Claudin-5蛋白表达明显降低(ZO-1/β-actin:0.37±0.04、0.32±0.05、 0.24±0.04比0.80±0.09,Claudin-5/β-actin:0.62±0.08、0.47±0.06、0.35±0.05比0.97±0.20),caspase-3蛋白表达明显升高(caspase-3/β-actin:0.56±0.06、0.39±0.04、0.72±0.12比0.20±0.03),差异均有统计学意义(均P<0.05).结论 60 dB噪声、200 Lux光照或机械刺激96 h可显著抑制脓毒症大鼠血清褪黑素分泌、促进皮质醇分泌,激活中枢炎症反应,促使海马区神经元凋亡、血脑屏障通透性升高,进而导致睡眠障碍和认知功能损害.