保護(hù)性腦細(xì)胞內(nèi)務(wù)機(jī)制也可能調(diào)節(jié)睡眠

賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)新研究表明，一種重要的生物機(jī)制被認(rèn)為可以保護(hù)腦細(xì)胞免受阿爾茨海默病和帕金森病等神經(jīng)退行性疾病的侵害。研究人員發(fā)現(xiàn)，果蠅和斑馬魚(yú)的睡眠也需要幫助防止異常蛋白質(zhì)聚集體在腦細(xì)胞中積累。這種機(jī)制存在于兩個(gè)進(jìn)化距離較遠(yuǎn)的物種中的事實(shí)表明，它也可能存在于人類中。

長(zhǎng)期以來(lái)，睡眠剝奪和睡眠障礙與神經(jīng)退行性疾病有關(guān)的說(shuō)法一直令人困惑。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在今天的《當(dāng)代生物學(xué)》上，揭示了這種關(guān)系的可能解釋。如果這一結(jié)果被推廣到人類身上，它們將為對(duì)抗睡眠障礙和神經(jīng)退行性疾病的新策略指明方向。

睡眠生物學(xué)副研究員Nirinjini Naidoo博士說(shuō)：“睡眠碎片是反復(fù)短期睡眠中斷的一個(gè)特征，也是白天過(guò)度工作的最常見(jiàn)原因之一，尤其是在老年人中?！薄艾F(xiàn)在，我們知道了睡眠調(diào)節(jié)的主要方式，因此我們可以將其定位為有可能改善分散睡眠。”

最近的研究表明，長(zhǎng)期睡眠不足會(huì)增加患老年癡呆癥的風(fēng)險(xiǎn)，而患有老年癡呆癥的人會(huì)增加睡眠障礙的風(fēng)險(xiǎn)。睡眠障礙也是帕金森病、肌萎縮側(cè)索硬化(ALS)、額顳葉癡呆和其他神經(jīng)退行性疾病的常見(jiàn)特征。

神經(jīng)退行性疾病的潛在過(guò)程如何與睡眠障礙相關(guān)尚不清楚。然而，來(lái)自實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的發(fā)現(xiàn)表明，在睡眠期間，大腦會(huì)通過(guò)“蛋白水解”的過(guò)程去除異常的和潛在有害的蛋白質(zhì)聚集體，例如在神經(jīng)退行性疾病中會(huì)混淆大腦的蛋白質(zhì)聚集體。

在這項(xiàng)新的研究中，奈杜和她的同事仔細(xì)研究了一個(gè)重要的蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)過(guò)程，稱為PERK信號(hào)通路，它對(duì)不需要的蛋白質(zhì)聚集體的積累做出反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞暫時(shí)停止大多數(shù)蛋白質(zhì)的組裝。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)利用果糖阻斷果蠅途徑關(guān)鍵成分的小分子化合物抑制進(jìn)化距離較遠(yuǎn)的果蠅或斑馬魚(yú)的PERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)時(shí)，兩組動(dòng)物的睡眠量都遠(yuǎn)低于正常水平。在果蠅中使用遺傳技術(shù)來(lái)阻止PERK產(chǎn)生類似的結(jié)果，而相反的方法(迫使PERK過(guò)度生產(chǎn))使果蠅睡得更多。

博士生莎拉利(Sarah Ly)檢查了果蠅中產(chǎn)生關(guān)鍵促醒激素的一小部分神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)在這些神經(jīng)元中，在夜間擊倒PERK足以讓蒼蠅睡得更少，而產(chǎn)生過(guò)多的PERK會(huì)讓它們睡得更多。在這些神經(jīng)元的一個(gè)亞群中，研究人員可以證明增加或減少PERK可以抑制或釋放清醒激素的產(chǎn)生。Ly說(shuō)，“這增加了PERK調(diào)節(jié)的睡眠發(fā)生在多個(gè)腦回路的可能性。”

這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了一種特定的雙向生物機(jī)制，將睡眠與蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)聯(lián)系起來(lái)。結(jié)果還表明，覺(jué)醒可能增加腦細(xì)胞中蛋白質(zhì)聚集的積累，導(dǎo)致更多的PERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。最后，通過(guò)加強(qiáng)睡眠和進(jìn)行有效的蛋白質(zhì)管家，最終將有助于逆轉(zhuǎn)腦細(xì)胞壓力。

奈杜說(shuō)：“我們的發(fā)現(xiàn)表明，睡眠的一個(gè)保守功能可能是緩解清醒時(shí)造成的細(xì)胞壓力。”

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