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导师印大中教授和Brunk教授于1995年提出了羰基毒化衰老学说。该学说指出在脂质过氧化反应和非酶糖基化反应中生成的具有反应活性的共同中间产物——不饱和醛酮能通过羰.胺交联反应广泛地、缓慢而不可修复地损伤生物体内重要的大分子的功能,这就是衰老过程的本质。同时,导师印大中教授清楚地认识到在睡.醒循环过程中诸多扮演关键角色的神经递质和激素都含有能与不饱和羰基发生反应的胺基成分。在此基础上,他进一步推测可能在一天的活动中不断累积的羰基物质通过羰一胺交联反应抑制了这些神经递质和激素的作用,从而导致中枢神经系统处于相对的抑制状态(神经疲劳),而睡眠过程则可能包含了中枢神经系统有效清除毒性羰基的生化过程。如果脑内的大量毒性羰基不能被充足的睡眠完全清除,它们将经年累月地逐渐堆积,那么脑组织渐进性的生理改变——脑老化和与衰老相关的神经退行性疾病将不可避免。本人研究生阶段的主要工作就是设法为上述颇有吸引力的推想提供一些初步的实验证据。
本人的研究工作分为两个部分。由于啮齿类动物不太配合实验,实验采用性情温和的龟类进行。实验中结合龟类的生理结构特点采用椎管内给药(intrathecal.injection)的方式将丙二醛直接注入龟类的中枢神经系统,避开了血脑屏障。考虑到龟脑具有极强的抗氧化功能,实验中使用了高浓度的MDA。第一部分是监测丙二醛(MDA)及麻醉剂(75%乙醇和1%戊巴比妥钠)对中枢神经系统急性应激的脑电波变化,之前弄清了实验动物正常状态下的脑电信号的规律。第二部分是检测丙二醛急性应激对龟脑内神经递质的影响。
200mM MDA注入红耳龟的中枢神经系统诱导了脑电信号约一小时的显著抑制,心率也显著慢化,同时伴有类似疲劳的一些行为现象。20mM MDA也诱导了相似的结果但程度较200mM MDA弱。而2.0mM MDA没有使脑电信号发生显著性变化。75%的乙醇溶液和1%的戊巴比妥钠盐溶液也诱导了与MDA的相似的结果,但脑电信号被抑制的时间更长。HPLC分析表明在脑电变化最显著.的时刻(给药后35分钟)GABA/Glu值出现显著上升,结果也呈浓度依赖性。脑电监测和HPLC分析的结果之间具有很好的一致性。上述实验结果表明急性氧化应激或羰基应激可能诱发中枢神经系统的抑制或类似疲劳的变化。这暗示睡眠的重要功能之一可能是清除羰基毒化。