保护性脑细胞管理机制也可能调节睡眠

宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的一项新研究表明，一种被认为可以保护脑细胞免受阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病侵害的重要生物机制也可能参与调节睡眠。研究人员发现，一种有助于防止脑细胞中异常蛋白质聚集的信号通路也是果蝇和斑马鱼睡眠所必需的。事实上，这种机制存在于两个进化上遥远的物种中，这表明它也可能存在于人类中。

长期以来，一直有令人费解的迹象表明睡眠损失和睡眠障碍与神经退行性疾病有关，研究结果今天在当代生物学，揭示了这种联系的一种可能解释。如果研究结果扩展到人类，它们将为对抗睡眠障碍和神经退行性疾病的新策略指明道路。

睡眠与时间生物学研究副教授、首席研究员Nirinjini Naidoo博士说:“睡眠碎片化，其特征是重复的短暂睡眠中断，是白天过度疲劳的最常见诱因之一，尤其是在老年人中。”“现在我们知道了一个参与睡眠调节的主要途径，我们可以针对它来改善碎片化睡眠。”

近年来的研究表明，长期睡眠不足会增加患阿尔茨海默氏症的风险，而患有阿尔茨海默氏症的人患睡眠障碍的风险更高。睡眠障碍也是帕金森氏症的常见特征疾病肌萎缩性侧索硬化症(ALS)、额颞叶痴呆和其他神经退行性疾病。

神经退行性疾病是如何与睡眠障碍联系在一起的，这一点一直不清楚。但从实验动物身上的发现可以看出大脑在睡眠期间，“蛋白质平衡”过程会清除异常和潜在有害的蛋白质聚集物，比如那些在神经退行性疾病中使大脑混乱的蛋白质聚集物。

在这项新研究中，Naidoo和她的同事仔细研究了一种被称为PERK的重要蛋白质平衡过程信号通路这种反应会对不需要的蛋白质聚集物的积聚做出反应，导致细胞暂时停止大多数蛋白质的组装。科学家们发现，当他们抑制果蝇的PERK信号时果蝇或者在进化较远的斑马鱼中，使用小分子化合物来阻断通路的关键成分，两组动物的睡眠时间都比正常情况下要少得多。在果蝇中，用基因技术阻断PERK也会产生类似的结果，而反过来——强迫过量产生PERK——则会让果蝇睡得更多。

博士候选人Sarah Ly检查了果蝇体内产生一种关键的唤醒激素的微小神经元群，发现仅在这些神经元中，在夜间抑制PERK就足以让果蝇睡得更少，而过度产生PERK则会让它们睡得更多。在这些神经元的一个子集中，研究人员能够证实增强或减少PERK具有抑制或释放清醒激素产生的效果。Ly说:“这增加了PERK调节睡眠发生在多个大脑回路中的可能性。”

这一发现标志着科学家们首次发现了一种特定的双向生物机制，将睡眠与蛋白质平衡联系起来。研究结果还指出，清醒状态往往会增加体内蛋白质的聚集大脑细胞，导致更多的PERK信号。这最终有助于扭转脑细胞的压力，通过加强睡眠和允许有效的蛋白质管理。

Naidoo说:“我们的研究结果表明，睡眠的保守功能之一可能是减轻由清醒引起的细胞压力。”

作者认为，进一步研究睡眠和蛋白质平衡之间的关系，有可能发现重要的新治疗策略，以改善睡眠质量，降低阿尔茨海默病和其他疾病的风险神经退行性疾病，并有效减缓大脑衰老。

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