慢性每日苯海拉明（DPH）暴露破坏5XFAD阿尔茨海默病模型与野生型雌性小鼠睡眠结构并加重NREM2睡眠片段化

《Neurobiology of Sleep and Circadian Rhythms》：Diphenhydramine Disrupts Sleep Architecture in 5XFAD Alzheimer’s Disease Model and Wild-Type Mice

　　

该研究在雌性5XFAD小鼠及其同窝对照中使用无线遥测记录（wireless telemetry recordings），检测5月龄时基线以及每日口服10 mg/kg苯海拉明（diphenhydramine，DPH）一个月后的睡眠模式。基线记录期间，与对照相比，5XFAD小鼠表现出快速眼动（rapid eye movement，REM）睡眠和非快速眼动2期（nonrapid eye movement 2，NREM2）睡眠片段增加以及NREM1睡眠增加。每日DPH处理一个月后，5XFAD和对照均显示NREM睡眠紊乱，特征为长NREM2睡眠片段丢失。长期每日DPH处理恶化对照和5XFAD小鼠的睡眠结局，这反对将镇静性抗胆碱能药物（sedating anticholinergics）用作睡眠辅助，尤其在阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）中。

研究背景方面，阿尔茨海默病（AD）为进行性神经退行性疾病，特征包括认知下降、记忆损害以及Aβ淀粉样斑块和tau神经原纤维缠结积累。睡眠障碍日益被认为是AD进展的重要组分，AD患者常出现睡眠片段化、失眠、日间过度嗜睡和昼夜节律紊乱，且睡眠障碍可先于认知损害。睡眠障碍不仅是AD症状，还可能主动促进疾病进展：脑内Aβ积累破坏睡眠结构，睡眠剥夺或慢性睡眠破坏又加剧Aβ聚集和清除缺陷，形成恶性循环。部分睡眠辅助药可干预该循环，但苯二氮卓类和镇静性第一代抗组胺药可能促进AD样脑萎缩并降低睡眠质量。苯海拉明（DPH）为广泛可得的非处方H₁抗组胺药，除阻断组胺受体外还拮抗毒蕈碱型乙酰胆碱（muscarinic acetylcholine，ACh）受体，可穿过血脑屏障并具镇静特性，常被用作睡眠辅助。然而，越来越多证据显示DPH不显著改善睡眠潜伏期或总睡眠时间，不推荐用于失眠治疗，且第一代抗组胺药可能抑制REM、增加REM潜伏期并损害次日认知。长期使用强抗胆碱能药尤其DPH与痴呆发生相关，但既往证据多来自流行病学数据，DPH与睡眠损害之间因果关系尚未确立。5XFAD模型可用于建立DPH对睡眠的因果效应，且雌性5XFAD小鼠病理更重。研究人员因此开展研究，评估慢性与急性DPH暴露对雌性5XFAD和野生型（wild-type，WT）小鼠睡眠质量的影响，并表征5月龄前驱期睡眠改变。

研究人员使用无线脑电图/肌电图（electroencephalogram/electromyogram，EEG/EMG）遥测，在雌性5XFAD和WT同窝对照中记录基线24小时睡眠，并每日于授时时间（Zeitgeber Time，ZT）0口服10 mg/kg DPH或载体（vehicle）一个月，随后进行48小时EEG/EMG记录且继续给药。样本来源为Jackson labs的5XFAD-B6SJL转基因小鼠，由雄性5XFAD半合子与雌性B6SJLFi/j交配维持，纳入雌性4至5月龄小鼠。睡眠状态以10秒epoch分类，区分awake、REM、NREM1和NREM2；统计采用frailty Cox模型、负二项回归和ANOVA等。主要结果为：DPH损害WT睡眠并加重5XFAD已有睡眠紊乱，DPH减少NREM2睡眠、破坏光/暗分布并片段化NREM2，研究结果不支持DPH作为睡眠辅助，尤其不支持在AD中使用镇静性抗胆碱能药。该研究重要意义在于，以因果性动物模型挑战DPH作为睡眠辅助的传统认识，并提出DPH所致睡眠损害可能与痴呆风险相关，需重新评估其长期使用。

研究结果按小标题概括如下。3.1 基线记录中的基因型睡眠差异：通过基线24小时无线EEG/EMG记录，研究人员发现光相位5XFAD小鼠NREM1增加，awake、NREM2和REM总时间无差异，暗相位各睡眠状态无差异。Bout分析显示awake未片段化；REM片段化，5XFAD REM终止更快且平均bout更短；NREM2终止更快、平均bout有缩短趋势；NREM1未片段化。暗相位REM和NREM2片段化仅呈趋势。3.2 DPH降低光相位总睡眠时间和NREM2睡眠：通过一个月DPH处理后继续给药的慢性记录，研究人员发现DPH降低总睡眠时间并减少NREM2时间，两基因型均出现NREM2减少，未挽救5XFAD睡眠缺陷。3.3 DPH增加暗相位NREM1和REM睡眠：暗相位中DPH增加NREM1和REM百分比，两基因型均如此；NREM2未被促进，总awake/睡眠无差异，故暗相位镇静效应不能弥补光相位NREM2损失。3.4 DPH破坏光/暗睡眠分布：通过光/暗比计算，研究人员发现DPH将睡眠向暗相位转移，REM和NREM1的分布向暗相位转移，NREM2无显著转移；REM本身变异较高。3.5 DPH片段化NREM2睡眠：定性示例显示DPH处理小鼠NREM2更片段化，5XFAD最差，NREM2中断常转入NREM1。定量分析显示DPH使两基因型NREM2中位bout长度降低42.7%，WT由77.3秒降至44.2秒，5XFAD由59.9秒降至34.3秒；无显著基因型效应。Kaplan-Meier分析显示DPH处理的5XFAD小鼠NREM终止快71%，NREM2终止快61%呈趋势，NREM1无此效应；平均bout分析确认NREM2和NREM片段化。暗相位亦见NREM和NREM2片段化。DPH使超过10分钟的NREM2 bout几乎消失，并增加短于10秒的bout，未片段化其他睡眠状态。

讨论部分总结：总体而言，DPH损害雌性WT对照睡眠结构，并恶化雌性5XFAD已有的睡眠紊乱。DPH减少NREM2睡眠、破坏光/暗分布，5XFAD睡眠缺陷与DPH效应高度相似，尤其NREM2片段化。这些发现与DPH作为睡眠辅助和镇静剂的传统理解矛盾；DPH在慢性与急性联合处理下反而降低两基因型总睡眠时间。该研究是较长的AD啮齿模型DPH给药方案之一，多数研究仅观察急性效应；无线EEG/EMG连续长时记录及可区分低delta NREM1与高delta NREM2的算法、生存曲线分析增强了睡眠数据解析。既往支持DPH促慢波睡眠的证据未考虑所促进的慢波睡眠深度；本研究发现DPH使小鼠无法维持高delta功率的NREM2，同时促进NREM1。研究人员提出，DPH所致睡眠损害值得与病理、免疫和认知终点联合研究，以检验DPH增加痴呆风险的机制是否包括降低睡眠质量。5月龄雌性5XFAD的REM和NREM2片段化为新发现，既往研究多仅发现REM总时间减少，NREM改变至5.5至6月龄才出现；本研究还发现即使认知损害尚不显著，5XFAD也偏向NREM1而非高delta NREM2。研究局限包括植入物约占小鼠体重15%、单笼饲养、仅使用雌鼠，且DPH兼有抗胆碱和抗组胺作用，无法区分二者对睡眠质量的贡献。研究结论部分翻译：尽管研究人员已经显示DPH处理小鼠相关的新危害，这些药物仍被广泛使用。需要更多研究检验DPH对健康成人危害很少且作为睡眠辅助有效的传统观点。虽然对老年人使用DPH导致认知损害的警告已很普遍，仍值得测试同时持续和急性DPH处理是否也损害睡眠质量，因为研究人员发现雌性阿尔茨海默病模型和野生型小鼠中同时持续和急性DPH处理损害睡眠质量。因此，DPH对老年人的长期危害可能比先前已知更严重。此外，DPH作为睡眠辅助的功效可能是一种误解，因为研究结果表明其恶化睡眠质量。这些结果要求对广泛接受的苯海拉明作为睡眠辅助的使用进行审视和重新考虑，并进一步研究其在老年人中的危害。