江西中醫(yī)藥大學(xué)付勇團(tuán)隊(duì)揭示睡眠剝奪對(duì)情緒行為、晝夜節(jié)律基因及內(nèi)側(cè)前額葉皮層炎癥浸潤的動(dòng)態(tài)影響

你是否有過這樣的經(jīng)歷：連續(xù)熬夜趕項(xiàng)目后，不僅白天昏昏沉沉，還變得特別敏感易怒 —— 一點(diǎn)小事就焦慮煩躁，對(duì)喜歡的美食、電影也提不起興趣，甚至容易陷入低落情緒難以自拔？其實(shí)這不是單純的沒休息好，而是睡眠不足正在悄悄改變我們大腦的運(yùn)作模式。睡眠作為人體最基本的生理節(jié)律，就像大腦的修復(fù)師，一旦長(zhǎng)期 曠工，不僅會(huì)讓情緒失控，還可能引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)。

產(chǎn)品推薦

來自江西中醫(yī)藥大學(xué)付勇教授研究團(tuán)隊(duì)做了一項(xiàng)專門研究，標(biāo)題為《Dynamic effects of sleep deprivation on emotional behavior, circadian rhythm genes, and inflammatory infiltration in the medial prefrontal cortex》，相關(guān)成果于2026年1月13日發(fā)表在《Frontiers in Behavioral Neuroscience》期刊上。 該研究以雄性 C57BL/6J 小鼠為模型，通過多種行為學(xué)測(cè)試、組織學(xué)染色及分子生物學(xué)技術(shù)，證實(shí) 7 天或 14 天睡眠剝奪會(huì)通過擾亂生物鐘基因轉(zhuǎn)錄和激活 Sirt6/Hmgb1 介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥，誘發(fā)焦慮、恐懼和快感缺失等情緒異常，同時(shí)損傷 mPFC 神經(jīng)元，而 14-21 天的睡眠恢復(fù)可部分逆轉(zhuǎn)這些損傷，為闡明睡眠與情緒調(diào)控的關(guān)聯(lián)及相關(guān)疾病干預(yù)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)方法

本研究采用動(dòng)物分組對(duì)照設(shè)計(jì)，將 7-8 周齡雄性 C57BL/6J 小鼠隨機(jī)分為 5 組：正常睡眠對(duì)照組（CON）、7 天睡眠剝奪 + 14 天恢復(fù)組（SD7R14）、7 天睡眠剝奪 + 21 天恢復(fù)組（SD7R21）、14 天睡眠剝奪 + 14 天恢復(fù)組（SD14R14）、14 天睡眠剝奪 + 21 天恢復(fù)組（SD14R21）。

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通過實(shí)施睡眠剝奪，采用高架零迷宮（EZM）、高架十字迷宮（EPM）評(píng)估焦慮樣行為，懸尾實(shí)驗(yàn)（TST）、強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)（FST）檢測(cè)恐懼相關(guān)行為，蔗糖偏好實(shí)驗(yàn)（SPT）評(píng)價(jià)快感缺失；利用HE染色和尼氏染色觀察內(nèi)側(cè)前額葉皮層（mPFC）神經(jīng)元形態(tài)，通過RT-qPCR技術(shù)檢測(cè)生物鐘基因、Sirt6/Hmgb1 通路及炎癥因子的 mRNA 表達(dá)水平。

睡眠剝奪誘導(dǎo)時(shí)間依賴性焦慮樣行為

焦慮樣行為通過 EZM 和 EPM 中開放臂停留時(shí)間與進(jìn)入頻率量化。在 EZM 實(shí)驗(yàn)中，與 CON 組相比，SD7R14、SD14R14 和 SD14R21 組小鼠開放臂停留時(shí)間減少，閉合臂停留時(shí)間和進(jìn)入頻率升高，其中 SD14R14 組開放臂探索行為減少最顯著，SD7R14 組閉合臂偏好最明顯；而 SD7R21 組開放臂停留時(shí)間和進(jìn)入頻率均有所增加，閉合臂停留時(shí)間縮短，焦慮樣行為緩解。在 EPM 實(shí)驗(yàn)中，SD7R14、SD14R14 和 SD14R21 組開放臂停留時(shí)間減少，SD7R14 和 SD14R14 組閉合臂停留時(shí)間和進(jìn)入頻率顯著升高，表現(xiàn)出明顯焦慮樣特征；SD7R21 組則呈現(xiàn)開放臂探索增加、閉合臂停留減少的趨勢(shì)。整體來看，睡眠剝奪顯著降低小鼠探索行為，誘發(fā)焦慮樣表型，且 14 天睡眠剝奪的影響比 7 天更嚴(yán)重；隨著睡眠恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)，焦慮樣行為逐漸減輕，21 天恢復(fù)后基本接近正常水平，但組間統(tǒng)計(jì)差異不顯著，可能與樣本量不足有關(guān)。

睡眠剝奪引發(fā)恐懼行為與快感缺失

恐懼行為通過 TST 和 FST 中的不動(dòng)時(shí)間評(píng)估，快感缺失通過 SPT 的蔗糖偏好率衡量。TST 結(jié)果顯示，SD7R14、SD7R21、SD14R14 和 SD14R21 組小鼠不動(dòng)時(shí)間均較 CON 組延長(zhǎng)，其中 SD7R14 和 SD14R14 組差異顯著。FST 中，SD7R14 和 SD14R14 組漂浮不動(dòng)時(shí)間大幅增加，SD14R21 組也顯著升高，而 SD7R21 組僅輕微增加，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。SPT 結(jié)果顯示，SD7R14、SD14R14 和 SD14R21 組蔗糖偏好率下降，表明小鼠對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)性刺激的興趣降低，出現(xiàn)快感缺失；僅 SD7R21 組蔗糖偏好率略有上升，接近正常水平。這些結(jié)果表明，睡眠剝奪可誘發(fā)小鼠恐懼樣行為和快感缺失，且 7 天睡眠剝奪后 14 天恢復(fù)階段的病理表型最明顯，14 天睡眠剝奪的影響更持久，而 21 天的睡眠恢復(fù)能有效逆轉(zhuǎn)這些異常行為。

睡眠剝奪導(dǎo)致mPFC神經(jīng)元損傷，睡眠恢復(fù)可逆轉(zhuǎn)

通過 HE 染色和尼氏染色觀察 mPFC 神經(jīng)元形態(tài)。HE 染色結(jié)果顯示，與 CON 組相比，SD7R14 和 SD14R14 組小鼠 mPFC 區(qū)域細(xì)胞間隙擴(kuò)大，細(xì)胞核萎縮，細(xì)胞排列紊亂，存活神經(jīng)元數(shù)量減少；而 SD7R21 和 SD14R21 組無明顯病理改變，神經(jīng)元數(shù)量與 CON 組無顯著差異。尼氏染色顯示，SD7R14 和 SD14R14 組神經(jīng)元尼氏小體部分丟失，胞體皺縮或崩解，核固縮伴深染，神經(jīng)元輪廓模糊；SD7R21 和 SD14R21 組則無這些病理特征，神經(jīng)元形態(tài)基本恢復(fù)正常，存活神經(jīng)元數(shù)量與 CON 組接近。這表明睡眠剝奪會(huì)導(dǎo)致 mPFC 神經(jīng)元結(jié)構(gòu)損傷和數(shù)量減少，且損傷程度與睡眠剝奪時(shí)長(zhǎng)相關(guān)，14 天睡眠剝奪的損傷比 7 天更嚴(yán)重；而 21 天的睡眠恢復(fù)能有效修復(fù)神經(jīng)元損傷，14 天恢復(fù)則不足以完全逆轉(zhuǎn)，提示神經(jīng)元修復(fù)與行為改善之間存在時(shí)間差。

睡眠水剝奪專用籠

睡眠剝奪干擾生物鐘基因表達(dá)

采用RT-qPCR檢測(cè) mPFC 中核心生物鐘基因的 mRNA 表達(dá)。結(jié)果顯示，Bmal1 在 SD7R14、SD7R21 和 SD14R21 組顯著上調(diào)，SD14R14 組無明顯變化；Clock 在 SD7R14、SD7R21 和 SD14R21 組大幅升高，SD14R14 組與對(duì)照組接近。Per 基因家族中，Per1 在 SD7R14、SD7R21 組顯著上調(diào)，SD14R21 組中度升高，SD14R14 組無變化；Per2 在 SD7R14、SD7R21 和 SD14R21 組顯著上調(diào)，SD14R14 組正常；Per3 在所有睡眠剝奪組均顯著上調(diào)，無恢復(fù)依賴性。Cry 基因中，Cry1 和 Cry2 在 SD7R14、SD7R21 和 SD14R21 組均極度顯著上調(diào)，SD14R14 組無明顯變化。整體來看，SD7R14 組生物鐘基因轉(zhuǎn)錄上調(diào)最顯著，SD14R14 組呈近基線表達(dá)，提示長(zhǎng)期睡眠剝奪可能觸發(fā)生物鐘振蕩器的補(bǔ)償性轉(zhuǎn)錄重編程，但 21 天恢復(fù)后補(bǔ)償性重塑消失，表明生物鐘系統(tǒng)的適應(yīng)能力具有時(shí)間局限性。

睡眠剝奪通過Sirt6/Hmgb1通路調(diào)控mPFC炎癥因子表達(dá)

RT-qPCR 檢測(cè)顯示，與 CON 組相比，所有睡眠剝奪恢復(fù)組 Sirt6 mRNA 水平均下調(diào)，其中 SD7R14、SD7R21 和 SD14R21 組差異顯著，SD14R14 組無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；Hmgb1 mRNA 水平在所有實(shí)驗(yàn)組均上調(diào)，SD7R14、SD7R21 和 SD14R21 組極度顯著，SD14R14 組無明顯變化。炎癥因子方面，IL1β 在 SD7R14 和 SD14R21 組極度顯著上調(diào)，SD7R21 和 SD14R14 組顯著升高；Cox-2 表達(dá)趨勢(shì)與 IL1β 一致，除 SD14R14 組外均顯著上調(diào)；IL6 在 SD7R14 和 SD14R14 組呈上升趨勢(shì)，SD7R21 和 SD14R21 組下降，TNFα 在 SD7R14、SD14R14 和 SD14R21 組上升，SD7R21 組下降，但兩者組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果表明，睡眠剝奪通過下調(diào) Sirt6 表達(dá)、上調(diào) Hmgb1 表達(dá)激活 Sirt6/Hmgb1 信號(hào)通路，進(jìn)而觸發(fā)促炎細(xì)胞因子釋放，且神經(jīng)炎癥反應(yīng)在睡眠剝奪后早期恢復(fù)階段（14 天）達(dá)到峰值，21 天睡眠恢復(fù)可顯著減輕炎癥反應(yīng)。

總結(jié)

本研究通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)探究了不同時(shí)長(zhǎng)睡眠剝奪及后續(xù)恢復(fù)對(duì)小鼠情緒行為、mPFC 神經(jīng)元形態(tài)、生物鐘基因表達(dá)及 Sirt6/Hmgb1 通路介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥的影響，發(fā)現(xiàn) 7 天或 14 天睡眠剝奪會(huì)以時(shí)間依賴方式誘發(fā)小鼠焦慮樣行為、恐懼行為和快感缺失，導(dǎo)致 mPFC 神經(jīng)元損傷，干擾生物鐘基因（Bmal1、Clock、Per 家族、Cry 家族等）的正常表達(dá)，并通過 Sirt6/Hmgb1 通路激活神經(jīng)炎癥；而 14 天睡眠恢復(fù)可部分逆轉(zhuǎn)這些異常，21 天恢復(fù)則能顯著改善情緒行為、修復(fù)神經(jīng)元損傷、調(diào)節(jié)生物鐘基因表達(dá)并減輕炎癥反應(yīng)，揭示了睡眠剝奪影響情緒的分子機(jī)制及睡眠恢復(fù)的保護(hù)作用。

研究意義

科學(xué)價(jià)值：首次系統(tǒng)揭示了睡眠剝奪對(duì)情緒行為影響的時(shí)間依賴性特征，明確了生物鐘基因紊亂與 Sirt6/Hmgb1 通路介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥在其中的協(xié)同作用，填補(bǔ)了睡眠 - 情緒調(diào)控分子機(jī)制研究的空白，為理解睡眠障礙相關(guān)神經(jīng)精神疾病的發(fā)病機(jī)理提供了新視角。

臨床意義：為睡眠不足相關(guān)情緒問題（如焦慮、抑郁傾向）的干預(yù)提供了靶點(diǎn)，提示通過靶向調(diào)節(jié) Bmal1/Clock 介導(dǎo)的生物鐘反饋環(huán)路或使用 Hmgb1 拮抗劑抑制神經(jīng)炎癥，可能成為改善睡眠障礙患者情緒異常的潛在治療策略；同時(shí)證實(shí)充足的睡眠恢復(fù)對(duì)情緒和大腦功能修復(fù)的重要性，為臨床制定睡眠干預(yù)方案提供了實(shí)驗(yàn)支撐。

實(shí)踐意義：為公眾健康提供科學(xué)參考，強(qiáng)調(diào)長(zhǎng)期睡眠不足的危害不僅是疲勞，還會(huì)導(dǎo)致情緒失控和大腦損傷，呼吁重視睡眠健康，為預(yù)防睡眠相關(guān)情緒問題提供理論依據(jù)。

https://doi.org/10.3389/fnbeh.2025.1742898

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