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2023年7月28日西安交通大学第一附属医院麻醉科、脑科学中心在British Journal of Anaesthesia发表论文“Reducing complement activation during sleep deprivation yields cognitive improvement by dexmedetomidine”，揭示了右美托咪定在睡眠剥夺期间减少补体激活可改善认知能力。
睡眠不足及其相关病症（例如认知缺陷）带来了巨大的社会负担，但这些认知缺陷的潜在机制仍不清楚。本研究评估了右美托咪定（DEX）对睡眠不足引起的认知能力下降的影响。对C57BL/6小鼠进行慢性睡眠限制（CSR）20h，连续7天，随后进行认知测试。作者还研究了存在和没有DEX时发生的神经分子和细胞变化。CSR小鼠在Y迷宫中学习记忆下降12%，在新物体识别测试中下降18%；这些变化与小胶质细胞激活、CD68þ小胶质细胞吞噬体计数、星形细胞衍生补体C3分泌和小胶质细胞C3a受体表达的增加有关。突触消除，即突触素表达下降66%，突触后密度蛋白-95表达下降45%，与认知功能缺陷的发生有关。DEX激活星形胶质细胞a2A肾上腺素受体，抑制星形胶质细胞补体C3的释放，通过小胶质细胞的吞噬作用来减弱突触的消除。DEX可恢复突触连接，逆转CSR引起的认知缺陷。
图一 右美托咪定可以预防睡眠剥夺后的记忆缺陷 为了评估右美托咪定对CSR小鼠学习和记忆的影响，作者采用Y迷宫和新物体识别测试来评估学习和记忆。CSR和右美托咪定（DEX）单独或联合轻微降低体重和食物摄入量。CSR小鼠的自发交替百分比显着低于对照小鼠，并且用DEX处理的CSR小鼠的自发交替百分比更高。四组间进入开放臂总数差异明显差异。此外，在Y迷宫试验中观察到的CSR处理小鼠的记忆缺陷也在新物体识别测试中观察到。用DEX治疗的CSR小鼠比CSR小鼠探索新物体的时间更长。四组间总穿梭距离没有明显显著。这些数据表明，DEX可减轻CSR诱导的认知障碍。与对照组相比，CSR小鼠在第二小时内的清醒比下降，但NREM和快速眼动睡眠两组之间没有差异。此外，在DEX处理的CSR小鼠中，NREM比值在DEX治疗后的第一和第三小时显著增加。给药DEX治疗的CSR小鼠的清醒时间和NREM睡眠时间分别显著减少和增加。这些数据表明，DEX增加了CSR小鼠的NREM睡眠时间和δ功率。
图二 DEX可改善睡眠剥夺引起突触改变 免疫印迹分析显示，突触前和突触后蛋白水平在CSR小鼠分别降低了66%和45%。然而，DEX本身不会改变 PSD95或SYP表达，但可以阻止CSR+DEX 小鼠中CSR诱导的表达下降。为了进一步验证，作者定量分析了海马CA1区突触的数量和SYP和PSD95共定位的斑点。CSR诱导PSD95斑点数量减少，DEX本身没有诱发这些变化，但阻止了CSR诱导的下降。此外，脊密度减少，但DEX治疗阻止了CSR+DEX小鼠的这种减少。作者的数据表明，DEX可以改善睡眠不足引起的突触和棘密度下降。
图三 DEX可抑制慢性睡眠受限小鼠海马组织中C3及其受体C3aR的上调 在CSR小鼠中观察到小胶质细胞数量和促炎小胶质细胞标记物（诱导型一氧化氮合酶[iNOS]和CD86）的mRNA表达增加，伴随着上调的C1q及其受体。同时观察到C3蛋白和星形胶质细胞标记胶质纤维酸性蛋白，CSR小鼠海马中与 C1q表达共存的Iba1阳性细胞（小胶质细胞标记）数量高于对照小鼠。然而，CSR+DEX小鼠中GFAP阳性星形胶质细胞的C3强度明显低于CSR小鼠。C3aR和Iba1的共定位，并且CSR增加了C3aR强度，但DEX处理的CSR小鼠中Iba1阳性细胞中的C3aR强度降低。
图四 DEX可阻断CSR小鼠海马中小胶质细胞突触的吞噬和突触的丢失 据报道，C3-C3aR信号通路通过小胶质细胞吞噬触发突触消除，组织提出了CSR小鼠小胶质细胞是否吞噬CSR小鼠海马突触元件的问题。用抗小胶质细胞溶酶体标记物CD68和Iba1，PSD95的抗体对组织切片进行三重标记；进行三维图像重建，并计算PSD95的吞噬百分率。小胶质细胞（CD68阳性）溶酶体中突触后蛋白PSD95内化的增加表明CSR小鼠海马中的突触吞噬作用。而对照组、DEX组和CSR+DEX组并没有明显改变。此外，通过电子显微镜评估鉴定了CSR小鼠海马中富含吞噬体的小胶质细胞。这些结果表明DEX抑制C3-C3aR系统，并通过睡眠剥夺后小胶质细胞吞噬作用的下调来减弱突触消除。
图五 DEX和C3aR拮抗剂SB290157都能改善由睡眠剥夺引起的记忆缺陷 作者进一步探究DEX对睡眠剥夺引起的记忆缺陷的影响是否受到C3aR拮抗剂SB290157的影响。当补体元素被C3aR拮抗剂阻断时，DEX处理的CSR小鼠和CSR小鼠在Y迷宫之间的自发交替没有显著差异。在新物体识别测试中，注射SB290157后，DEX处理的CSR小鼠和CSR小鼠之间的识别记忆能力没有显著差异。此外，通过免疫印迹法和免疫染色分析检测，四组间海马SYP和PSD95的表达无差异。以上结果表明，C3aR拮抗剂SB290157消除了CSR小鼠的记忆缺陷，CSR+DEX小鼠的学习记忆能力与CSR+C3aRA小鼠相似。
图六 DEX通过星形细胞a2A肾上腺素受体保护睡眠剥夺小鼠的记忆缺陷 为了研究DEX是否通过激活星形胶质细胞a2A肾上腺素受体来保护睡眠剥夺引起的记忆缺陷，26只CSR小鼠被给予PBS或选择性a2A肾上腺素受体拮抗剂BRL-44408。比较了海马内注射BRL-44408后，评估了CSR和DEX处理的CSR小鼠的记忆偏好。给予BRL- 44408的CSR+DEX小鼠之间的自发交替没有显著差异。在海马内注射BRL-44408后的新物体识别测试中也观察到类似的模式变化。接受BRL-44408的CSR和CSR+DEX小鼠均表现出C1q水平升高，CSR+DEX小鼠中C3aR表达高于CSR小鼠。给予BRL-44408的CSR小鼠海马中PSD95的吞噬率高于对照组和DEX小鼠。以上结果表明，DEX通过星形胶质细胞a2A肾上腺素受体的激活，抑制小胶质细胞参数化的突触消除，并防止认知缺陷。 综上所述，在睡眠剥夺过程中，通过C3-C3-3aR通路激活了小胶质细胞介导的突触消除，并表明这些病理过程被DEX所抑制。作者的研究可能提示DEX对治疗睡眠障碍的潜在价值。  DOI: 10.1016/j.bja.2023.04.044 |
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