女性妊娠期间睡眠不足或睡眠异常是一个非常普遍的现象,有三分之二的妇女在妊娠期间出现睡眠问题,如睡眠时间缩短、睡眠质量下降、觉醒次数增多等。尽管这种睡眠问题在孕期十分常见,但关于妊娠期间睡眠异常对子代健康的影响还缺乏足够的关注。本研究试图探索妊娠期间睡眠剥夺(Maternal Sleep Deprivation,MSD)对子代远期的行为和认知的影响及其可能的机制,主要研究内容如下:1.以多平台法对不同孕期Wistar大鼠给予睡眠剥夺,观察其对母亲生理指标的影响。根据改良的多平台方法建立Wistar大鼠睡眠剥夺模型,并确定孕鼠的这种睡眠剥夺方法是成功的,而且没有出现流产现象。分别在孕鼠妊娠的三个时期,即妊娠早期(Gestational Day 4,GD 4)、妊娠中期(GD 9)和妊娠晚期(GD 18)给予72小时的睡眠剥夺,检测不同时期睡眠剥夺后孕鼠体重的变化,实验结果表明,孕鼠在各个妊娠阶段体重都没有显著性差异,提示72小时睡眠剥夺对孕鼠的体重无显著的影响。2.孕鼠分别在妊娠早、中和晚三个时期进行睡眠剥夺,检测对青春期前期21天大(Post-Natal Day 21,PND 21)的子代认知、行为和神经发生的影响。通过Morris水迷宫的方法来检测子代海马依赖的空间学习和记忆,免疫组织化学染色的方法研究海马区神经发生,并探索母亲睡眠剥夺对子代出生时的体重、21天大时的体重、窝别大小、雌雄性别比和糖水偏好的影响。发现孕鼠妊娠晚期睡眠剥夺增加子代在场景学习和逆向学习任务中寻找平台的时间,减少空间探索任务中穿过平台的次数和在平台所在象限的时间,表明这一时期子代的空间学习和记忆的损伤更严重;BrdU和DCX阳性细胞的数量在晚期睡眠剥夺子代中减少最多,表示子代神经发生也是在这一时期抑制更明显,这表明孕鼠妊娠晚期对睡眠剥夺这种应激更为敏感,所以在后续的实验中都选择这一时期。母亲妊娠晚期睡眠剥夺会减少子代出生时的体重和PND 21天大的体重,并减少子代窝别大小,引起子代出现快感缺乏,但是不影响子代雌雄性别比。3.母亲妊娠晚期睡眠剥夺对子代小胶质细胞和中枢炎症细胞因子表达的影响。通过实时PCR的方法(Real-Time PCR,RT-PCR)检测不同年龄段的子代(PND1、PND 7、PND 14和PND 21)海马区炎症因子表达情况,以免疫组织化学染色鉴定小胶质细胞的形态和激活状况。实验数据显示在母亲妊娠晚期睡眠剥夺子代海马中,促炎性细胞因子IL-1β、TNFα和IL-6在出生后的第1、7、14、21天表达增加,抗炎性细胞因子IL-10的表达在此时间点均降低;免疫组织化学染色发现激活态和过渡态的Iba1+小胶质细胞数量显著升高,静息态小胶质细胞的数量明显减少,而且这些促炎性细胞因子是由激活的小胶质细胞分泌的。这些结果表明母亲妊娠晚期睡眠剥夺诱导的子代海马小胶质细胞的激活对子代认知和神经发生异常有很重要的调节作用。4.探索抑制神经炎症对MSD子代认知和神经发生的保护效应。选择了一种小胶质细胞激活的抑制剂-米诺环素,进行连续五天腹腔注射来研究小胶质细胞激活影响MSD子代认知和神经发育的具体机制。Morris水迷宫实验发现米诺环素可以改善MSD子代空间学习与记忆的损伤,免疫组织化学染色发现米诺环素可以缓解MSD子代海马区神经发生的减少,子代的神经损伤可以通过米诺环素抑制小胶质细胞激活来恢复,从而起到神经保护的作用,表明小胶质细胞是子代认知和神经发生的关键调节因素。5.米诺环素改善MSD子代认知和神经发生的可能机制。小胶质细胞激活有两种型态:经典激活(Classical activation,M1)和替代激活(Alternative activation,M2),通过RT-PCR的方法、酶联免疫吸附测定(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay,ELISA)和免疫组织化学方法检测子代海马中M1和M2分子的表达来确定小胶质细胞的激活状态。在MSD子代海马中,小胶质细胞M1标记:IL-1β,IL-6,TNF-α,CD68和iNOS的表达增多,而M2分子Arg1,Ym1,IL-4,IL-10和CD206的表达减少;当注射了米诺环素以后,可以减少促炎性细胞因子的表达,增加M2分子的表达,而且还可以改善与神经发生相关基因的表达;这表明米诺环素表现出的神经保护作用是通过抑制M1型小胶质细胞的激活,促进M2型小胶质细胞激活来实现的,因此小胶质细胞促炎性和抗炎性激活之间的紊乱是MSD诱导的神经发生异常和空间学习与记忆损伤的关键。综上所述,MSD子代的认知、行为和神经发生异常是通过小胶质细胞激活诱导的神经炎症引起的,米诺环素可抑制MSD子代小胶质细胞激活、调节M1和M2平衡从而发挥神经保护作用。