母体经历不同模式睡眠剥夺的青春期后代认知改变与焦虑,以及认知与海马Bdnf和Syt-1表达的联系

Altered cognition and anxiety in adolescent offspring whose mothers underwent different-pattern maternal sleep deprivation, and cognition link to hippocampal expressions of Bdnf and Syt-1.

作者信息Ru-Meng Wei, Yue-Ming Zhang, Yun Li, Qi-Tao Wu, Ya-Tao Wang, Xue-Yan Li, Xue-Wei Li, Gui-Hai Chen
PMID36570704
发布时间2022-12-08
DOI10.3389/fnbeh.2022.1066725

实验完整度

包含体内动物模型(CD-1小鼠)和行为学测试(OF、EPM、MWM),以及分子水平验证(RT-PCR、Western blot),涉及多个独立证据层级,且明确进行功能验证。

主要模型

CD-1小鼠后代(青春期) 孕晚期睡眠剥夺模型(CSD/FSD)

重点核对

孕晚期睡眠剥夺模式(CSD或FSD)和持续时间(3/6小时) 后代年龄(2个月)及行为测试时间点(PND61-69) 行为测试指标(OF潜伏期和中央区时间,EPM开臂时间和进入次数,MWM游泳距离和目标象限百分比) 海马BDNF和Syt-1 mRNA及蛋白表达水平 统计分析(双因素ANOVA,重复测量ANOVA,相关分析)

摘要

背景:孕期睡眠不足会对后代的神经发育产生负面影响。以往的研究集中于持续睡眠剥夺(CSD)范式,但孕晚期的睡眠模式通常是碎片化的。目的:比较孕晚期CSD和碎片化睡眠剥夺(FSD)对后代小鼠情绪、认知及突触可塑性相关蛋白表达的影响。方法:孕CD-1小鼠在妊娠第15-21天分别接受3/6小时的CSD或FSD,对照组不处理。分娩后,后代分为五组:对照组(CON)、短或长CSD(CSD3h, CSD6h)、短或长FSD(FSD3h, FSD6h)。后代2个月大时,用旷场(OF)和高架十字迷宫(EPM)检测焦虑样行为,用Morris水迷宫(MWM)评估空间学习记忆,用RT-PCR和Western blotting检测海马脑源性神经营养因子(Bdnf)和突触结合蛋白-1(Syt-1)的表达。结果:CSD6h、FSD3h和FSD6h在OF中潜伏期更长、中央区时间更少,EPM中开臂时间更短、进入开臂次数更少,MWM中学习期游泳距离更长、目标象限游泳距离百分比更低,且海马BDNF mRNA和蛋白水平降低,Syt-1 mRNA和蛋白水平升高。与CSD6h相比,FSD3h和FSD6h的游泳距离更长、目标象限游泳距离百分比更低、海马BDNF降低更多,Syt-1 mRNA和蛋白水平升高更多。结论:结果表明孕晚期母体睡眠剥夺损害后代情绪和认知,且FSD比CSD造成的认知损伤更严重。观察到的认知障碍可能与海马Bdnf和Syt-1基因表达的改变有关。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
孕晚期不同模式(CSD和FSD)和持续时间(3/6小时)的母体睡眠剥夺对后代情绪和认知的影响及其是否通过海马Bdnf和Syt-1表达改变介导。
核心机制
母体睡眠剥夺导致后代海马BDNF表达下调和Syt-1表达上调,可能与认知损伤相关。
主要证据
通过OF、EPM和MWM测试评估焦虑和认知,用RT-PCR和Western blot检测海马BDNF和Syt-1表达,发现CSD6h、FSD3h、FSD6h组表现焦虑和认知损伤,且FSD比CSD更严重,并伴随BDNF降低和Syt-1升高,且表达水平与认知指标相关。
研究意义
该研究首次使用模拟孕妇异常睡眠模式的碎片化睡眠剥夺,表明FSD和CSD均可导致后代焦虑和认知损伤,且FSD更严重,可能涉及海马Bdnf和Syt-1表达改变。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立孕晚期睡眠剥夺模型

模拟孕晚期孕妇常见的睡眠模式,设置CSD和FSD两种范式及不同时长,比较其对后代的影响。

孕CD-1小鼠在妊娠第15-21天接受3小时或6小时的CSD或FSD处理,使用特殊装置(BW-NSD404),FSD循环运行,CSD持续运行,对照组不处理。

2

后代行为学评估

评估后代2个月大时的焦虑样行为和学习记忆能力。

后代出生后养至2月龄,进行OF、EPM和MWM测试,记录指定指标。

3

海马组织样本采集与分子检测

检测后代海马中BDNF和Syt-1的表达水平,探究其与认知的关联。

在PND71处死后取海马,通过Western blot和RT-PCR检测蛋白和mRNA表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
睡眠剥夺装置上海百沃--
奥林巴斯共聚焦显微镜Olympus--
ANY-Maze软件Stoeling--
RIPA细胞裂解液BeyotimeP0013B
5X SDS-PAGE蛋白上样缓冲液SolarbioS8010
PVDF膜MilliporeIPVH00010
兔抗BDNF抗体Abcam--
兔抗Syt-1抗体Bioss--
山羊抗兔IgG-HRPZsbioZB-2301
逆转录试剂盒TaKaRaRR047A

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物与分组
CD-1小鼠品系(7-8周),孕鼠随机分为五组(CON、CSD3h、CSD6h、FSD3h、FSD6h),每组10只孕鼠;后代每组16只(雌雄各8只)
阅读提示:Methods: Animals
睡眠剥夺
睡眠剥夺装置(BW-NSD404);CSD参数:持续运动0.5 m/min;FSD参数:10秒开/110秒关,每小时30次中断;处理时间:每天3小时(12:00-15:00)或6小时(12:00-18:00);孕期天数:15-21
阅读提示:Methods: Sleep deprivation
行为测试
OF测试时间:PND61,时长5分钟;EPM测试时间:PND62,时长6分钟;MWM测试:PND63-69,学习阶段7天,每天4次,记忆阶段1次,平台直径10cm,水温20-22°C
阅读提示:Methods: Open field test, Elevated plus maze test, Morris water maze test
分子检测
海马组织,PND71取材;Western blot:BDNF和Syt-1抗体稀释1:1000;RT-qPCR:使用SYBR Green,引物序列见表1,2^-ΔΔCt法
阅读提示:Methods: Western blotting, Real-time fluorescence-based quantitative PCR, Table 1