睡觉,也许能治愈:新发现的基因控制着生病时对睡眠的需要

人类一生中有近三分之一的时间是在睡眠中度过的,然而睡眠仍然是生物学上最持久的谜团之一。到目前为止,很少有人知道是什么基因或分子力量驱使人们需要睡眠。宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院(Perelman School of Medicine)的研究人员在对12000多对果蝇的研究中,发现了一种名为内穆里(nemuri)的单一基因,它会增加对睡眠的需求。这些发现今天发表在科学.
NEMURI蛋白用其固有的抗菌活性来对抗细菌,它由大脑中的细胞分泌,深度睡眠后一个感染.
“虽然这是一个普遍的观念睡眠和治疗密切相关,我们的研究直接将睡眠和免疫系统这为疾病期间睡眠增加提供了一个潜在的解释,”宾夕法尼亚大学时间生物学项目主任、神经科学教授、资深作者阿米塔·塞加尔博士说。
没有nemuri基因的果蝇在日常睡眠中更容易被唤醒,而它们对睡眠的迫切需求是由睡眠不足或者说感染减少了。另一方面,睡眠不足会增加对睡眠的需求,在某种程度上还会导致感染,刺激一小组苍蝇神经元表达奈穆里,这些神经元靠近大脑中已知的促进睡眠的结构。nemuri的过表达增加了细菌感染果蝇的睡眠,并导致它们比未感染的对照果蝇的存活率更高。

作为对感染的反应,NEMURI似乎可以杀死果蝇身体外围的微生物,并通过其在大脑中的作用增加睡眠。研究人员认为,像NEMURI这样的抗菌肽(AMP)分子有多种功能,有助于对抗感染,但它的睡眠促进作用可能对宿主防御同样重要,因为在生病期间增加睡眠可以促进苍蝇的生存。
此外,作者还指出,白细胞介素-1 (IL-1)等细胞因子与人类睡眠有关,这是一种免疫细胞分子。IL-1可以在与AMPs相同的通路中发挥作用,它在长时间清醒后积累,似乎能促进睡眠。在哺乳动物中,细胞因子可以诱导AMPs的产生,但AMPs也可能影响细胞因子的表达。鉴于这种相互交织的关系,研究人员得出结论,NEMURI是免疫功能和睡眠之间的一个有效联系。
Sehgal实验室的博士后、第一作者Hirofumi Toda博士说:“NEMURI蛋白质是在我们生病等需要高睡眠的情况下保持睡眠正常的真正驱动力。”“在我们工作的下一阶段,我们计划调查NEMURI驱动睡眠的机制。”
G. Oikonomou el al.,“将免疫和疾病诱发的睡眠联系起来”,科学(2019)。Science.sciencemag.org/cgi/doi…1126/science.aaw2113