褪黑素改善母体睡眠剥夺诱导的雄性成年子代小鼠学习记忆损伤、炎症和突触功能障碍

Melatonin improves maternal sleep deprivation-induced learning and memory impairment, inflammation, and synaptic dysfunction in murine male adult offspring.

作者信息Yue-Ming Zhang, Ru-Meng Wei, Zong-Yin Li, Xue-Yan Li, Kai-Xuan Zhang, Yi-Jun Ge, Xiao-Yi Kong, Xue-Chun Liu, Gui-Hai Chen
PMID38702895
发布时间2024-05
DOI10.1002/brb3.3515

实验完整度

中

包含体内动物模型实验(母体睡眠剥夺模型)和行为学测试,以及分子实验(ELISA、RT-PCR、Western blot),但缺乏体外实验或多层级验证,且未检测氧化应激和凋亡指标。

主要模型

C57BL/6小鼠母体睡眠剥夺模型 雄性成年子代小鼠(PND 61-88)

重点核对

母体睡眠剥夺时间:GD15-21,每天6小时(12:00-18:00) 褪黑素剂量:20 mg/kg,腹腔注射,PND61-88每天一次 Morris水迷宫测试:学习期5天,每天4次,空间探索期60秒 海马组织检测:炎症因子(IL-1β, IL-6, TNF-α)和突触蛋白(BDNF, TrkB, PSD-95, SYN)

摘要

摘要:母体睡眠剥夺(MSD)可诱导海马炎症和突触功能障碍,并与子代学习记忆损伤相关。褪黑素(Mel)已被证明具有抗炎、抗氧化和神经保护功能。然而,Mel对MSD诱导的认知功能障碍的有益作用及其机制尚不清楚。在本研究中,遭受MSD的成年子代小鼠在出生后第61-88天每天注射一次Mel(20 mg/kg)。通过Morris水迷宫测试评估认知功能。通过酶联免疫吸附试验检测促炎细胞因子水平。通过逆转录聚合酶链反应和蛋白质印迹检测突触可塑性相关蛋白的mRNA和蛋白水平。结果显示,MSD损害了子代小鼠的学习和记忆能力。MSD增加了白细胞介素(IL)-1β、IL-6和肿瘤坏死因子-α的水平,并降低了海马中脑源性神经营养因子、酪氨酸激酶受体B、突触后密度蛋白-95和突触素的表达水平。此外,Mel减轻了认知障碍,并将炎症和突触可塑性标志物恢复到对照组水平。这些发现表明,Mel可以改善MSD诱导的学习记忆损伤,这些有益作用与改善炎症和突触功能障碍有关。

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
褪黑素能否改善母体睡眠剥夺诱导的子代小鼠学习记忆损伤,其作用机制是否与调节海马炎症和突触功能有关?
核心机制
褪黑素通过抑制海马促炎细胞因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的升高,并恢复突触可塑性相关蛋白(BDNF、TrkB、PSD-95、SYN)的表达,从而改善认知功能。
主要证据
母体睡眠剥夺小鼠在Morris水迷宫测试中表现认知障碍,海马中炎症因子水平升高,突触蛋白表达降低;褪黑素处理后逆转了这些变化,并改善学习和记忆表现。
研究意义
外源性褪黑素补充可能成为治疗母体睡眠剥夺所致认知障碍的新药理学方法。

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

建立母体睡眠剥夺模型

模拟母体睡眠剥夺对子代认知功能的影响

怀孕小鼠在GD15-21期间每天置于睡眠剥夺装置中6小时(移动皮带0.5 m/min),对照组置于不移动的装置中。

2

褪黑素处理

评估褪黑素对MSD诱导认知损伤的干预效果

雄性成年子代小鼠(PND61-88)分组,褪黑素组腹腔注射20 mg/kg褪黑素,对照组注射等量生理盐水,持续28天。

3

行为学评估

评估学习记忆能力

通过Morris水迷宫测试评估空间学习和记忆能力。

4

炎症因子检测

检测海马促炎细胞因子水平

通过酶联免疫吸附试验(ELISA)检测海马组织中IL-1β、IL-6、TNF-α浓度。

5

突触蛋白表达检测

检测突触可塑性相关蛋白的mRNA和蛋白表达

通过RT-PCR检测BDNF、TrkB、PSD-95、SYN的mRNA水平,通过Western blot检测其蛋白水平。

6

相关性分析

评估认知表现与炎症和突触标志物之间的关系

使用Pearson相关分析评估Morris水迷宫指标与炎症因子和突触蛋白水平的相关性。

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。

行为学评估
炎症因子检测
基因表达检测
蛋白表达检测

产品清单

实验环节名称品牌货号
C57BL/6小鼠Beijing Vital River Laboratory Animal Company--
褪黑素粉末Sigma-AldrichM5250
Any-Maze软件Stoelting--
小鼠酶联免疫试剂盒Wuhan ColorfulGene Biological Technology Co., ltdJYM0531Mo,
TRIzol试剂Life Technologies15596018
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR047A
RIPA细胞裂解液BeyotimeP0013B
PVDF膜MilliporeIPVH00010
PSD-95抗体Abcamab238135
SYN抗体Biossbs-8845R
BDNF抗体Abcamab108319
TrkB抗体Abcamab187041
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgGZsbioZB-2301
ECL超灵敏发光试剂盒Thermo340958
Prism 8GraphPad Software, Inc.--

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
动物模型
母体睡眠剥夺时间(GD15-21,每天6小时)、装置移动速度(0.5 m/min)、环境条件(12小时光暗循环、21-23°C、湿度50%-60%)
阅读提示:见Methods 2.1和2.2节,图1
药物处理
褪黑素剂量(20 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、给药时间(PND61-88,每天一次,28天)、对照组生理盐水处理
阅读提示:见Methods 2.3节
行为学测试
Morris水迷宫参数:学习期5天、每天4次、平台60秒、探索期60秒、记录指标
阅读提示:见Methods 2.4节和图2
分子检测
ELISA检测炎症因子(IL-1β, IL-6, TNF-α)、RT-PCR和Western blot检测突触蛋白(BDNF, TrkB, PSD-95, SYN)的具体条件和抗体稀释度
阅读提示:见Methods 2.5-2.7节