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睡眠剥夺（SD）可导致认知功能受损，但其机制尚不明确。本研究通过对小鼠海马体进行代谢组学和转录组学整合分析，发现 SD 诱导记忆损伤，且与牛磺酸、鞘脂代谢失调相关，为相关机制研究及治疗提供依据。
睡眠作为维持机体正常生理功能的重要环节，在学习、记忆及大脑健康中扮演关键角色。然而，睡眠剥夺已成为全球性公共卫生问题，其引发的认知功能损伤，尤其是记忆障碍的机制却尚未完全明晰。过往研究虽已发现睡眠剥夺与海马体代谢通路改变、基因表达异常等相关，但代谢与转录层面的交互作用及关键调控节点仍需深入探索。在此背景下，武汉大学中南医院的研究团队开展了相关研究，其成果发表于《Brain Research Bulletin》，为揭示睡眠剥夺致记忆损伤的分子机制提供了新视角。
为探究睡眠剥夺诱导记忆损伤的机制，研究人员以 8 周龄雄性 C57BL/6 小鼠为研究对象，通过睡眠剥夺 chamber 建立 SD 模型，利用新物体识别实验（NOR）和 Y - 迷宫实验评估小鼠记忆功能，并结合非靶向代谢组学与转录组学高通量测序技术，对海马体组织进行多组学整合分析。
研究采用的关键技术方法包括：一是行为学检测，通过 NOR 和 Y - 迷宫实验量化小鼠的识别记忆和空间工作记忆；二是非靶向代谢组学分析，利用 LC-MS 技术检测海马体代谢物谱，结合 OPLS-DA 等统计方法筛选差异代谢物（DEMs）并进行 KEGG 通路分析；三是转录组学测序，通过 Illumina HiSeq 平台对海马体 RNA 进行测序，运用 edgeR 软件识别差异表达基因（DEGs），并进行 GO 和 KEGG 功能富集分析；四是多组学整合分析，通过比较代谢组与转录组的 KEGG 通路富集结果，筛选关键调控通路。
3.1 睡眠剥夺导致记忆功能损伤
通过 NOR 和 Y - 迷宫实验发现，SD 组小鼠的新物体识别指数和 Y - 迷宫偏好指数显著低于对照组，而两组小鼠的运动总距离无显著差异，表明睡眠剥夺可特异性损伤小鼠的海马体依赖型记忆功能，且与运动能力无关。
3.2 睡眠剥夺对小鼠代谢物的影响
代谢组学分析显示，SD 组与对照组的代谢谱存在显著差异，共筛选出 84 个 DEMs，包括溶血磷脂酰乙醇胺（LysoPE）、牛磺酸等。KEGG 通路分析表明，甘油磷脂代谢、亚油酸代谢、丙氨酸 - 天冬氨酸 - 谷氨酸代谢、牛磺酸与亚牛磺酸代谢及嘌呤代谢等通路显著异常，提示脂质和氨基酸代谢紊乱在 SD 致记忆损伤中起重要作用。
3.3 对照组和 SD 组的转录组学分析
转录组学测序鉴定出 97 个 DEGs（46 个上调，51 个下调）。GO 分析显示，差异基因富集于免疫和神经系统发育相关生物过程；KEGG 通路分析表明，相关基因涉及免疫、神经和代谢系统，提示睡眠剥夺可引发海马体基因表达网络的系统性改变，且与免疫 - 神经 - 代谢交互作用相关。
3.4 代谢组学和转录组学数据的整合分析
整合分析发现，牛磺酸与亚牛磺酸代谢、鞘脂代谢通路在代谢组与转录组中均显著富集，提示这两条通路是睡眠剥夺影响记忆的关键调控节点。
研究表明，睡眠剥夺可通过干扰海马体牛磺酸代谢和鞘脂代谢，引发代谢与转录层面的级联反应，最终导致记忆功能损伤。牛磺酸作为抑制性神经递质，其水平下降可能削弱对神经元的保护作用；鞘脂代谢异常则可能影响细胞膜完整性和信号传导，两者共同作用加剧了突触可塑性损伤和神经炎症。此外，研究还发现甘油磷脂代谢、嘌呤代谢等通路的异常与能量代谢和氧化应激相关，进一步支持睡眠剥夺诱导的代谢紊乱是记忆损伤的重要基础。
该研究通过多组学整合策略，系统揭示了睡眠剥夺致记忆损伤的分子机制，为失眠、神经退行性疾病等睡眠相关认知障碍的治疗提供了潜在靶点（如牛磺酸、鞘脂代谢通路）。同时，研究结果强调了代谢 - 转录网络在神经认知调控中的重要性，为深入理解睡眠与脑健康的关系奠定了基础。未来研究可进一步探讨靶向相关代谢通路的干预策略，为临床转化提供理论依据。
