褪黑素作为调节睡眠-觉醒周期的内源性调节物,诱导生理性睡眠并调节睡眠-觉醒节律的作用,已被越来越多的实验证据所认定。为阐明褪黑素睡眠调节作用的神经机制,通过小鼠自主活动记录,戊巴比妥钠诱导睡眠的协同实验及其昼夜节律研究,睡眠时相和脑电图分析,脑微透析技术结合高效液相色谱电化学检测不同脑区GABA释放等研究方法,对褪黑素的中枢作用模式进行探索。 研究发现褪黑素能够明显抑制小鼠自发运动活动,促进戊巴比妥钠阈下剂量的动物入睡率,延长小鼠戊巴比妥钠睡眠时间。大鼠脑电图分析表明褪黑素能够明显增加大鼠慢波睡眠,快波睡眠和总睡眠时间,缩短睡眠潜伏期和觉醒时间。褪黑素具有明显的镇静催眠作用。褪黑素催眠作用的昼夜节律研究表明,其延长戊巴比妥钠睡眠时间的峰值出现在光期开始(8:00 h),谷值出现在光照末期(16:00 h)。对大鼠脑电图的研究也得出类似的结果:光期开始时褪黑素具有明显的催眠作用,而暗期开始时的作用较弱。提示褪黑素的催眠作用具有昼夜节律性。长期光照诱导的松果腺功能切除和松果腺的手术切除均能破坏睡眠昼夜节律系统的正常功能。褪黑素延长松果腺切除动物戊巴比妥钠睡眠时间,提示当昼夜节律系统功能紊乱时,褪黑素能表现出更强的催眠作用。催眠剂量的褪黑素能增加小鼠下丘脑中GABA的含量,而对脑干、大脑皮质、小脑中GABA的含量无明显影响。应用脑微透析技术揭示下丘脑是褪黑素发挥作用的重要部位。给予GABA合成酶抑制剂-盐酸氨基脲或L-苹果酸,虽然两者对睡眠无明显影响,但能明显抑制褪黑素的催眠作用。提示褪黑素的催眠作用可能与激活GABA合成酶而增加GABA的含量有关。GABA与褪黑素联合应用后,褪黑素的催眠作用明显增强,提示褪黑素的催眠作用可能有GABA受体的参与。进一步研究发现,GABAA受体上BZP识别位点的特异性拮抗剂氟马西尼和GABAA受体上氯离子通道阻断剂印防己毒素能明显阻断褪黑素对大鼠的催眠作用。GABAA受体上的GABA识别位点的特异性拮抗剂荷包牡丹碱与褪黑素合用后,褪黑素增加大鼠慢波睡眠,快波睡眠和总睡眠时间及减少觉醒时间的作用消失,但两者之间仅对快波睡眠有明显的交互作用。说明褪黑素的催眠作用可能不是通过GABAA受体上的单一识别位点,而是由BZP识别位点和印防己毒素识别位点共同介导,GABA识别位点部分参与了褪黑素的催眠作用。以上结果显示,GABA能神经系统参与了褪黑素的催眠作用,褪黑素可通过激活GABA合成酶而增加下丘脑GABA的含量,促进下丘脑中GABA的释放,并通过GABAA受体上的不同识别位点共同发挥催眠作用。