呼吸中枢老化与睡眠呼吸暂停的交互作用及其分子机制

Brain aging is associated closely with sleep apnea and there exist accelerated aging in OSAHS patients. However, its molecular mechanisms is still unclear. As a critical anti-aging gene, SIRT1 might regulate the central 5-HT system, which has verified to play an important role in sleep apnea. Therefore, we make the following hypothesis that aging or oxidative stress could down-regulate the expression and function of miR-34a -SIRT1-BNDF/IGF-1-5-HT/5-HT2R signal pathway, which lead to the aging of respiratory center and more sleep apneas. This study includes the following aspects: The difference of aged and adult rats will be compared and intermittent hypoxia on sleep apnea will be tested; The role of miR-34a -SIRT1-BNDF/IGF-1-5-HT/5-HT2R pathway in the process of aging and intermittent hypoxia deteriorating sleep apnea will be tested in molecular level; Whether miR-34a -SIRT1-BNDF/IGF-1-5-HT/5-HT2R pathway plays a role in the anti-oxidative stress damage will be studied in cultured cell level; Whether regulating miR-34a -SIRT1-BNDF/IGF-1-5-HT/5-HT2R pathway can improve the activity of central respiratory neurons will be tested. Through the study as above, we could illustrate the role of miR-34a -SIRT1-BNDF/IGF-1-5-HT/5-HT2R in brain aging related sleep apnea. From the a new aspect, brain aging, to investigate the pathogenesis of sleep apnea will provide a new sight to recognize sleep apnea and possible Drug targets.

临床及流行病学研究强烈提示睡眠呼吸暂停与老化及加速老化相关。SIRT1是关键的衰老相关基因，且调节与睡眠呼吸紊乱密切相关的5-HT系统，推测miR-34a -SIRT1-BNDF/IGF-1-5-HT/5-HT2R通路表达和功能下降可能是呼吸中枢老化或加速老化、功能下降进而产生睡眠呼吸紊乱的重要机制。通过分析老年鼠和成年鼠呼吸紊乱的差异及其与该通路表达的关系、间歇缺氧对大鼠呼吸紊乱的影响及其与该通路表达的关系、在体水平中枢干预该通路对呼吸暂停的影响、离体水平干预该通路对呼吸中枢神经核团电活动的影响、以及该通路在细胞的抗氧化应激过程中的作用等5个方面的研究，阐明miR-34a -SIRT1-BNDF/IGF-1-5-HT/5-HT2R通路在中枢老化或加速老化所致睡眠呼吸紊乱中的作用。从呼吸中枢老化的全新角度揭示OSASH本质，为正确认识其发病机制、寻找新药物靶点提供依据。

本研究以SIRT1为切入点，探索SIRT1以及信号通路在呼吸中枢老化及睡眠呼吸暂停发生中的作用，研究结果在2014年中华医学会呼吸病学年会上进行大会发言汇报及收录，研究论文已被中华医学杂志英文版、中华结核和呼吸杂志以及中华老年医学杂志接收，将于近期发表。我们的研究在探索呼吸中枢老化及睡眠呼吸暂停发生发生机制中取得了较大进展。.1.我们对SD(Sprague-Dawley)大鼠青年组（3月龄）、中年组（12-14月龄）、老年组（18-20月龄）行手术安放脑电及肌电电极，在体描箱中进行基础水平睡眠呼吸监测。研究结果发现，非快速动眼睡眠期（non-rapid eye movement,NREM）自发性睡眠呼吸暂停指数（spontaneous sleep apnea index, SPAI）、NREM期自发性睡眠呼吸暂停累计时间、NREM期平均每次叹息后呼吸暂停（post-sigh sleep apnea, PS）持续时间随着年龄增长而增长，老年组和青年组比有显著性差异，与人类的结果一致。.2. 完成基础水平睡眠呼吸监测后，留取脑干标本检测SIRT1、5-HT2A受体蛋白表达水平。研究发现：大鼠脑干SIRT1表达量与自发呼吸暂停指数（SPAI）成负相关，5-HT2A受体表达量与睡眠呼吸暂停指数（AI）及叹息后睡眠呼吸暂停指数（PSAI）均存在负相关。.3.建立不同的低氧模式，包括：间歇性低氧（IH）、间歇性低氧伴高CO2（IHH）、持续性低氧（CH）和正常对照组。对SD进行低氧干预，6小时/天，一共干预2周。干预结束后，留取大鼠低位脑干标本。研究结果发现，IH和IHH均可引起大鼠低位脑干miR-34a表达量的下调、SIRT1表达量的上调和外周血BDNF的降低。.4.IHI和HHH干预最终导致5-HT2A、5-HT2C受体表达上调，提示在缺氧的状态下miR-34a-SIRT1-BNDF/5-HT/5-HT2R这一通路的连锁改变可能是机体为提高5-HT对呼吸的兴奋作用，减少低氧及高CO2对机体的不利影响所作出的代偿机制之一。.5.为进一步探索5-HT在睡眠呼吸暂停中的作用，我们应用脑室微注射的方法，在第四脑室给予含5-HT（10mM）的新鲜人工脑脊液（ACSF），研究结果发现，提高脑脊液5-HT浓度改善SD大鼠NREM期睡眠呼吸暂停及REM期PSAI。