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目的观察睡眠剥夺后大鼠心肌组织结构变化、心肌细胞凋亡情况、细胞凋亡因子P53、Bcl-2、Bax、Caspase-3、Caspase-9的表达、线粒体结构和功能的变化情况以及心肌动作电位电生理改变,探讨睡眠剥夺导致心肌损伤以及心律失常的机制。方法以成年雄性Sprague-Dawley大鼠为研究对象,每组10只,包括:大平台对照组(Ctrl组)、睡眠剥夺1天组(SDld组)、睡眠剥夺3天组(SD3d组)、睡眠剥夺5天组(SD5d组)、睡眠剥夺7天组(SD7d组)。改良多平台睡眠剥夺法建立模型。1、采用HE染色观察睡眠剥夺后心肌组织结构的改变;TUNEL法检测睡眠剥夺后心肌细胞凋亡情况;免疫组织化学染色法检测Caspase-3蛋白表达:并使用Western Blot和RT-PCR技术检测睡眠剥夺后P53、Bcl-2、Bax、 Caspase-9蛋白的表达变化及mRNA表达变化。2、采用分光光度法检测睡眠剥夺后心肌细胞线粒体肿胀度及ATP含量变化;免疫组织化学染色法检测细胞色素C(CytC)蛋白表达;Western-Blot及RT-PCR技术检测睡眠剥夺后心肌细胞线粒体蛋白VDAC1的表达变化及mRNA表达变化情况。3、应用全细胞膜片钳技术记录大鼠心肌细胞动作电位时程(APD)随睡眠剥夺时间变化情况。结果1、睡眠剥夺后心肌细胞肿胀,间隙增大,心肌纤维间大量红细胞及炎细胞浸润,凋亡细胞增多。心肌细胞内凋亡相关蛋白P53、Bax、Caspase-9、Caspase-3表达水平随着睡眠剥夺时间的延长逐渐增加,Bcl-2表达量则随着睡眠剥夺时间的延长呈逐渐降低的趋势。Bax/Bcl-2比值也随着睡眠剥夺时间的延长进行性升高,且随着睡眠剥夺时间的延长,升高趋势加快。2、睡眠剥夺后线粒体肿胀度增高,尤其是SD5d组、SD7d组的程度明显高于Ctr1组(P<0.05)。同时SD3d组、SD5d组、SD7d组心肌线粒体ATP含量显著降低,细胞质内CytC表达增加,SD3d组、SD5d组、SD7d组细胞质内均可见CytC的表达。线粒体膜蛋白VDAC1表达异常升高。3、睡眠剥夺后动作电位形态明显改变。SD3d组、SD5d组、SD7d组动作电位时程均较Ctrl组延长,其中SD7d组动作电位时程延长最为明显。睡眠剥夺后APD20和APD50均延长,其中APD20的延长程度较为显著。结论1、睡眠剥夺可致心肌组织结构破坏,同时伴发炎症反应。2、睡眠剥夺可促凋亡因子表达增加,同时抗凋亡因子的表达减少,导致心肌细胞凋亡的发生。3、睡眠剥夺可导致心肌细胞能量代谢紊乱、线粒体肿胀、CytC释放入细胞质,进而诱导心肌细胞凋亡。4、睡眠剥夺导致心室肌细胞APD延长,尤其是APD20的延长,提示睡眠剥夺主要影响心肌细胞早期复极,从而导致心律失常的发生和发展。