SirT3在慢性间歇性缺氧致认知功能损伤中的保护作用及机制研究

Our previous work demonstrated that chronic intermittent hypoxia, the pathophysiology of obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome (OSAHS), could cause congnitive impairment. However, its molecular mechanisms is still unclear. As a nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+)-dependent enzyme, sirtuin type 3 (SirT3) plays a key role in regulating mitochondrial energy production and oxidative stress. Locus coeruleus, a wake-active brain regions, establishes the neurobiological basis for cognitive function. Thus, we hypothesize that chronic intermittent hypoxia in mice decreases SirT3 in locus coeruleus neurons, preventing FoxO3a nuclear translocation and anti-oxidant defenses, and consequently result in oxdative stress injuries and congnitive impairment . We aim to uncover the pivotal role of SirT3-FoxO3a/antioxidant enzyme pathway in the mechanism of congnitive impairment caused by chronic intermittent hypoxia by molecular biology techonogy and the Morris water maze test, providing a new sight into the mechanism of cognitive impairment involved in OSAHS, and establishing foundation of exploring potential drug targets for OSAHS.

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）可导致慢性间歇性缺氧进而造成认知功能障碍，其确切分子机制不清，推测与氧化应激反应有关。去乙酰化酶Sirtuin家族3（SirT3）是调控氧化应激的关键酶；蓝斑核是机体认知功能的神经生物学基础，推测慢性间歇性缺氧造成SirT3-FoxO3a/抗氧化酶信号通路功能下调以及蓝斑核神经元氧化应激损伤可能是导致认知功能障碍的重要机制。通过小鼠在体行为学、离体神经元形态学以及分子生物学等研究，运用水迷宫、腺病毒转染等技术，阐明SirT3-FoxO3a/抗氧化酶信号通路在OSAHS慢性间歇性缺氧导致认知功能损伤中的关键作用。以探索OSAHS认知功能障碍的本质及其分子机制，为认识OSAHS神经损伤的分子机制、寻找相应新药物靶点提供依据。

本研究以SirT3为切入点，探索SirT3及其信号通路在慢性间歇性缺氧致蓝斑核氧化应激损伤及认知功能障碍中的作用。研究结果在2019年广东省医学会第七次睡眠医学学术年会及2019年第二十次全国呼吸病学学术会议上进行壁报展示，两篇研究论文已被NeuroReport和Sleep Breath录用发表，一篇英文论著正在撰写中。我们的研究在探索慢性间歇性缺氧致认知功能损伤发生机制中取得了较大进展。.1.我们将C57BL/6小鼠随机分为两组：慢性间歇性缺氧组和对照组。慢性间歇性缺氧组置于缺氧舱中，缺氧舱内氧浓度由21%降至10%再回升至21%，其中氧浓度≤10%的持续时间设定为5秒。90秒为一循环，10小时/天，持续8周。缺氧结束后记录两组小鼠Morris水迷宫试验成绩。研究结果发现两组小鼠游泳速度并无明显差异，而与对照组比较，慢性间歇性缺氧组小鼠的逃避潜伏期显著延长，目标象限滞留时间及穿越平台次数均显著减少。.2.完成Morris水迷宫后留取小鼠蓝斑核标本检测FoxO3a免疫反应性、SOD2表达量及DHE荧光强度。研究发现与对照组相比，慢性间歇性缺氧组小鼠蓝斑核神经元细胞核FoxO3a阳性比例及荧光强度均显著降低，引起抗氧化酶SOD2表达下调，导致蓝斑核神经元DHE荧光强度升高。.3.我们进一步检测小鼠蓝斑核神经元SirT3蛋白情况。研究发现与对照组相比，慢性间歇性缺氧组小鼠蓝斑核神经元SirT3表达水平及免疫反应性均显著降低，并且SirT3表达量与小鼠穿越平台次数呈正相关。.4.我们将小鼠随机分为三组：靶向上调组、白藜芦醇组以及慢性间歇性缺氧组（对照组），缺氧结束后记录三组小鼠Morris水迷宫试验成绩，留取小鼠蓝斑核检测SOD2表达量。结果显示靶向上调蓝斑核SirT3及给予SirT3激动剂白藜芦醇均可显著上调蓝斑核SOD2蛋白表达水平并增加Morris水迷宫穿越平台次数，提示SirT3是慢性间歇性缺氧致认知功能障碍的关键调控分子，以SirT3为靶点的药物干预可改善OSAHS的认知功能障碍。