第四届“构想杯”申请书-(2)

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1、 . . . . . 医科大学第四届“构想杯创新实验设计大赛 项目申请书项目名称：糖尿病与睡眠障碍的相关性以与相关度， 同时分析相关危险因素 指导教师： 申 请 者：王补云 专业年级：2015级临床医学 联系： 申请日期 ：2017年10月24日研究项目项目名称糖尿病与睡眠障碍的相关性以与相关度，同时分析相关危险因素所属学科科学项目小组成员性别学办专业年级手机学号签名王补云女一15临床2015220900妍伶女四16护理2016220712雨露女四16护理2016220714曾子桓女四16护理2016220811余秋华女四17护理2017222517指导教师项目摘要(400500字)睡眠障碍包

2、括睡眠不全和睡眠破裂，是指睡眠量，质或定时异常，或者是在睡眠中或睡眠一觉醒来时发生异常行为或生理事件。几项大型前瞻性研究说明，这些睡眠障碍与葡萄糖代异常和糖尿病风险增加有关。睡眠障碍或睡眠质量差可能对血糖调节产生负面影响，引起糖耐量减低和胰岛素敏感性下降，从而加重2型糖尿病的开展的严重程度。此外，相关动物模型的研究已经把昼夜节律系统的破坏作为不良代结果的推定风险因素。睡眠障碍可由调节睡眠觉醒的部机制异常引起，也可以由躯体疾病引起，因此，疾病和睡眠对于人体健康的影响不是单向的，而是双向的。同时研究发现睡眠昼夜调节在调节胰岛素的产生、胰岛素敏感性以与葡萄糖利用中发挥巨大作用 ，当机体因为各种原因出

3、现睡眠障碍，可能继发导致代综合征、胰岛素抵抗、血糖代异常等一系列问题。现就睡眠障碍对糖尿病的影响进展分析，并探讨睡眠障碍可能导致的代指标的变化，通过设计小鼠慢性睡眠限制实验，发现其中的相关危险因素与糖尿病开展调控相关。本次实验可以为临床上优化睡眠和昼夜节律功能作为预防或治疗糖尿病的新型行为干预措施提供参考依据。一、立论依据2型糖尿病(T2DM)对人群的健康影响巨大，糖尿病患者随着病程的延长往往出现睡眠障碍，但尚未引起临床的足够重视，研究发现糖尿病患者睡眠障碍发生率较高，往往两者互为因果、相互影响，形成恶性循环1。与大多数哺乳动物不同，人类的睡眠一般被合并成一个单一的79h的过程，在睡眠期间，胰

4、岛细胞的反响性和胰岛素敏感性会受到睡眠昼夜调节的影响，同时葡萄糖耐受性和动态平衡也会受其调控2。机体中葡萄糖水平的调节依赖于葡萄糖产生和消耗之间的平衡。血糖主要由肝脏产生，并被胰岛素依赖性组织(肌肉和脂肪等)和胰岛素非依赖性组织(大脑)所利用3。因此血糖稳态既依赖于胰腺细胞精准地释放胰岛素，又需要胰岛素充分地发挥作用。而睡眠障碍会影响胰岛素的释放和敏感性，以与对机体多种激素的调节，从而会使糖尿病风险增加，故糖尿病性睡眠障碍对机体影响巨大，主要表现在以下两方面：一方面，睡眠障碍会促进下丘脑-垂体-肾上腺素皮质系统释放较多糖皮质激素，导致葡萄糖产生增加、利用减少，最终影响血糖控制；另一方面，夜间胰

5、高血糖素、儿茶酚胺、皮质醇等胰岛抵抗性激素可因睡眠障碍而发生神经生化改变，导致胰岛素敏感性降低，血糖稳态发生改变，促使并发症的发生，加重2型糖尿病的开展4。此外，研究者在大鼠模型中发现，随着睡眠剥夺时间的延长，大鼠血清促肾上腺皮质激素(ACTH)表达水平首先呈升高的趋势，并在睡眠剥夺的第3天达到最高值，之后呈明显下降趋势，而血清中皮质醇水平也随之呈现逐渐升高的趋势，并于睡眠剥夺后第5天达到最高值，之后逐渐下降，该研究明确证实了睡眠不足对FC的影响，因此睡眠障碍患者血浆皮质醇水平升高可能是引发糖尿病的病理生理机制之一5。众所周知糖皮质激素能够在多个胰岛素作用的靶点上影响胰岛素敏感性，还能直接抑制

6、胰岛细胞分泌胰岛素6。在早期，糖皮质激素能损坏跨膜葡萄糖转运子4(GLUT-4)的能力，使得葡萄糖无法转运至细胞外表被机体所利用7。还有研究证实，糖皮质激素能够阻碍骨骼肌合成糖原，降低葡萄糖利用率和胰岛素受体亲和力8。大量的流行病学研究说明，睡眠短暂或中断，慢性睡眠剥夺可能加速2型糖尿病发病与相关病症的严重程度,会使糖尿病发生风险增加9。然而，在动物研究中，睡眠限制导致体重增加的衰减，这种现象不能通过能量摄入的变化来解释。睡眠受限的大鼠体重增加的衰减是由能量消耗的总体增加以与不变的能量摄入量来解释的。在大多数研究中，老鼠长时间遭受慢性睡眠剥夺，不像现代人类睡眠限制，其特点是每天有睡眠的机会10

7、。最近对啮齿动物的研究模拟了人类睡眠限制，测量其对代率的影响，研究结果说明，与完全睡眠剥夺不同，睡眠限制每日睡眠机会会增加体重，这与人的状况最相似11。慢性睡眠削弱作为外源性压力因素，已经成为常见问题，已被证明与2型糖尿病有关。国外有研究者使用慢性睡眠限制模型，来模拟人类在现代社会中的日常生活，结果说明慢性睡眠障碍改变了大鼠胰岛素分泌的脂肪酸代和胰岛素分泌功能。慢性睡眠限制对胰岛功能障碍的影响是基于循环FFAs的减少和胰岛素颗粒的对接减少。在增加膳食脂肪的同时，局部CSR大鼠恢复了胰岛的胰岛素分泌1211。研究结果揭示了睡眠损失引起胰岛功能障碍的机制并强调循环FFAs的重要性。通过以上表达，我

8、们可以知道睡眠障碍可以影响糖尿病的多种相关指标。但是值得注意的是，国外使用动物模型研究昼夜节律紊乱的代后果，很少控制睡眠持续时间或质量。而且，绝大多数临床糖尿病研究无视了睡眠时间，睡眠质量，OSA和昼夜节律的存在，是对糖尿病风险和严重程度预测混杂的因素13。关于糖尿病预防或治疗的临床试验应评估习惯性睡眠持续时间和质量，以与接触昼夜节律的干扰物14。本实验通过查找并分析现有文献，通过控制不同的睡眠干扰时间，从而具体量化研究睡眠持续时间与睡眠质量对糖尿病相关危险因素的影响，以明确实验过程中发生变化的指标在糖尿病发生过程中的作用，来判断其能否作为预防和治疗糖尿病切入的关键点。参考文献：1 鹏,兰兰,

9、罗勇,许向红,袁璐,马建华. 2型糖尿病伴睡眠障碍患者血糖波动与胰岛功能的相关性分析J. 医药,2016,v.2004:756-757.2 朱冰倩,小妹,鱼星锋. 2型糖尿病患者睡眠质量与其对血糖控制的影响J. 中华护理杂志,2014,v.4909:1125-1129.3 佳琦,严悦蓉,余叶蓉. 睡眠障碍与糖尿病的关系与其对糖代的影响研究进展J. 中国全科医学,2017,v.20;No.53011:1300-1304.4 马巧琳,胡斌,高希言. 睡眠障碍动物实验指标选取状况与分析J. 中国中医根底医学杂志,2005,(05):385-387.5 Nedeltcheva, A. V. and F

10、. A. Scheer(2014). Metabolic effects of sleep disruption, links to obesity and diabetes. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes 21(4): 293-8.6 Barclay, J. L. and J. Husse, et al. (2012). Circadian desynchrony promotes metabolic disruption in a mouse model of shiftwork. PLoS One 7(5): e37150.7 Mavanji, V

11、. and C. J. Billington, et al. (2012). Sleep and obesity: a focus on animal models. Neurosci Biobehav Rev 36(3): 1015-29.8 Barf, R. P. and G. Van Dijk, et al. (2012). Metabolic consequences of chronic sleep restriction in rats: changes in body weight regulation and energy expenditure. Physiol Behav

12、107(3): 322-8. 9 Arble, D. M. and J. Bass, et al. (2015). Impact of Sleep and Circadian Disruption on Energy Balance and Diabetes: A Summary of Workshop Discussions. Sleep 38(12): 1849-6010 Reutrakul, S. and E. Van Cauter(2014). Interactions between sleep, circadian function, and glucose metabolism:

13、 implications for risk and severity of diabetes. Ann N Y Acad Sci 1311: 151-73.11 Zhan, S. and Y. Wu, et al. (2016). Decrease in Circulating Fatty Acids Is Associated with Islet Dysfunction in Chronically Sleep-Restricted Rats. Int J Mol Sci 17(12).12 Gale, J. E. and H. I. Cox, et al. (2011). Disrup

14、tion of circadian rhythms accelerates development of diabetes through pancreatic beta-cell loss and dysfunction. J Biol Rhythms 26(5): 423-33.13 Depner, C. M. and E. R. Stothard, et al. (2014). Metabolic consequences of sleep and circadian disorders. Curr Diab Rep 14(7): 507.14 Cho, E. H. and H. Lee

15、, et al. (2014). Sleep disturbances and glucoregulation in patients with type 2 diabetes. J Korean Med Sci 29(2): 243-7.二、研究方案1.设计思路本实验通过制作小鼠水模型，使用平台诱导慢性睡眠限制干扰小鼠的睡眠。由于睡眠导致机体代因子、胰岛素耐受和葡萄糖耐受发生变化，在实验阶段与时的检测这种变化，记录相关数据，并作出时间-浓度曲线，为实验结果分析提供参考依据。2.研究技术路线和研究容技术路线本实验主要探究小鼠体血糖、胰岛素等影响糖尿病的因素在小鼠失去稳定睡眠后的指标变化，以与这

16、种变化对小鼠是否易发糖尿病造成影响。首先对小鼠设立不同的睡眠干扰时间，在对其进展睡眠干扰后，测定其体重、代因子、ITT和GTT。统计分析得出研究结果建立小鼠水模型设定不同时间梯度进展睡眠干扰睡眠干扰后让小鼠自由行为代谢因子测定设定不同时间梯度进展睡眠干扰建立小鼠水模型设定不同时间梯度进展睡眠干扰建立小鼠水模型GTT代谢因子测定ITT代谢因子测定体重研究容观察受到睡眠干扰后的小鼠体血糖、胰岛素等指标随干扰时间梯度不同而变化，探究睡眠障碍与糖尿病相关危险因素指标的联系。具体实验方案如下：【研究对象】大鼠【实验材料】实验材料来源金属笼、代笼23cm*23cm*35cm圆形平台两个r=4.5cm，h=

17、5cmr=15cm，h=5cm饲料杯医科大学实验动物中心ELISA试剂盒科顺生物科技生化试剂盒索宝生物葡萄糖2g/Kg医科大学实验动物中心胰岛素1U/Kg诺和灵【实验方法】(1) 建立睡眠干扰的水模型将大鼠分为4组，1组不进展睡眠干扰，2、3、4组分别在水模型中进展睡眠干扰4、8、12小时。在充满水的金属笼23cm23cm35cm中，将放置在不能旋转的圆形平台直径4.5cm，高5cm上。平台比水高1厘米。肌肉酸痛导致大鼠掉入水中唤醒。将对照的1组大鼠置于含有圆形平台直径15cm，高5cm的笼子中，不含水，并保持在与其他组大鼠一样的实验环境中。(2) 代因子的测定每两天测量体重。通过从前几天的重

18、量减去饲料杯的重量来测量食物摄取量。使用血糖计测量血糖水平。使用代笼测量热量产生和呼吸交换比例。1小时立即收集血清样品，用ELISA试剂盒测定血清皮质酮浓度。用生化试剂盒评估循环总胆固醇，甘油三酯，HDL胆固醇和游离脂肪酸。(3) 葡萄糖耐量试验GTT和腹膜胰岛素耐量试验ITTGTT:小鼠葡萄糖耐受实验的葡萄糖用量一般为1.5-2g/kg，如葡萄糖2 g/kg，用生理盐水配制20%葡萄糖溶液。1g/kg，0、15、45、75、105min测血糖，10%葡萄糖注射液，注射量0.1mg/10g体重。)前一天下午5点禁食，16h即次日上午9点，饮水正常。注射前测血糖，腹腔注射葡萄糖，每g注射0.01

19、ml，每只间隔1min，在15min、30min、60min、90min、120min分别测血糖，实验完毕，每笼补充上饲料。ITT：胰岛素用量根据小鼠的年龄和性别来决定，一般理想用量是使葡萄糖水平在注射30min后下降至注射前的40%左右。小鼠胰岛素耐受实验的胰岛素用量一般为0.5-1.2U/kg，胰岛素用生理盐水稀释，如用量0.5U/kg，配制浓度0.5U/ml。0.75U/kg，0、15、30、60min测血糖；0.027U/10g=2.7U/kg。在禁食4小时后正常饮水。进展试验，称体重，标记序号，注射胰岛素前测血糖，胰岛素按体重计算注射量，在15min、30min、45min、60mi

20、n分别测血糖记录，实验完毕，每笼补充上饲料。4结果记录并进展统计学分析3.可行性和创新性可行性分析(1) 本课题组借助的材料和器材较为方便研究，经费投资较少。(2) 医科大学根底医学院与创新实验室，具备完成该实验的场地和设备实验器材。此外实验药品易于购置，实验动物可由医科大学实验动物中心提供。(3) 我们团队成员在平时的实验课程中学习并掌握了一定的实验操作方法，并且通过阅读大量已有的文献，明确实验相关反响的原理，熟悉对实验观察和研究的相关操作。(4) 本实验设置的变量为不同的睡眠干扰时间，其易于控制，并且实验相关指标检测原理不复杂，其中的关键实验技术都已成熟可靠，当前学校实验室可以实现，具有可

21、操作性强的特点。创新型分析(1) 目前尚无实验研究睡眠持续时间和睡眠质量影响糖尿病的程度，本实验正是以此为切入口研究糖尿病相关代指标在不同睡眠干扰时间下的变化。(2) 在国外较少实验针对研究糖尿病与睡眠障碍的相关性和相关度，只是说存在影响，并没有过多深入研究探讨睡眠持续时间与糖尿病指标变化的联系。所以本次实验通过不同程度，不同时间段，不同梯度对大鼠的睡眠干扰，观察多个代因子对糖尿病的影响量效与时效关系，探究影响糖尿病严重程度的相应指标的变化。(3) 通过查找阅读文献后发现，本实验设计与近期国外相关研究没有较大围的重复，具有其独特的创新性，相信实验结果可以为临床上具体量化改善糖尿病人睡眠时间提供较为有效的参考。4.预期研究结果慢性睡眠限制小鼠与对照组相比，其胰岛素敏感性、葡萄糖耐量与其他指标会有不同变化，并且睡眠干扰不同时间梯度的小鼠指标变化不同。通过实验数据与统计学分析，我们可以发现睡眠障碍与糖尿病相关指标的联系，从而明确睡眠障碍对糖尿病发生开展影响最密切的因素，从而为糖尿病的治疗和预防提供参考依据。三、经费预算支 出 科 目金 额 用 途实验材料费500培养器材等实验耗材实验动物费600大鼠乳鼠40只药品试剂费1900ELISA试剂盒2120单价生化试剂盒338葡萄糖2g/Kg50支共计1升465单价胰岛素1U/Kg520注射器其他无合计22439 / 9