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科學家發現新的“分子鬧鐘”

日期:2016-02-19 08:53:03

 脊椎動物大腦中的許多化學相互作用,可保持一張自然的睡眠時間表,科學家們最近發現了其中一個參與因子——一種稱為神經介肽UNmu)的神經化學物質。他們在斑馬魚和人類中分析了這個蛋白質,發現該蛋白可刺激清醒,特別是在早上。這項研究于2016217日發表于《Neuron》雜志。

 

本文資深作者、加州理工學院的睡眠生物學家David Prober指出:“我們發現,這個基因參與促進覺醒和抑制睡眠,只有極少數的基因已被證明能做到這一點。”Prober和他的同事在一項大規模篩查項目中發現了這個基因的功能。

 

幾十年來,科學家們一直在研究睡眠的基礎,但是,許多影響睡眠/喚醒周期的基因和蛋白質,是科學家們偶然發現的。這些發現還不能告訴我們整個故事,所以,為了揭示該系統中的新部分,Prober和他的合作者Jason Rihel、Alex Schier轉向斑馬魚,睡眠相關的大腦結構在它們與人類之間是相似的。

 

研究人員在在斑馬魚的幼蟲中,過度表達了一千個不同的人類基因,每次一個,以探究它們對睡眠/覺醒周期的影響。斑馬魚被設計為,當放在37攝氏度的溫水中時,會增加它們人類基因的表達,這使得研究小組能夠在任何一個點上打開基因,并追蹤動物睡眠模式的變化。

 

Prober和他的同事打開Nmu基因的人類版本時,斑馬魚成變得更活躍。然后研究人員過度表達了Nmu的斑馬魚版本,這也導致了極度活躍和失眠。Prober說:“在我們打開該基因表達之后的晚上,動物幾乎不睡覺。”

 

另一方面,當研究小組突變斑馬魚的Nmu基因,以使魚不能表達該蛋白時,仔魚在白天不太活躍。成年突變魚也行動遲緩,特別是在黎明時,這個時間它們通常會活躍和警覺。Prober說:“這表明,Nmu對于促進從夜間睡眠到白天清醒的過渡,顯得尤為重要。你可以認為Nmu是大自然的鬧鐘,有助于讓你早上醒來。”

 

以前一些針對Nmu的研究發現,它還影響嚙齒類動物的活動程度,但其作用機制尚不清楚。研究人員發現,Nmu可能通過激活腦干中表達一個基因(稱為促腎上腺皮質激素釋放激素,crh)的神經元,而促進斑馬魚的覺醒。Prober指出,這項研究可以為人類失眠研究帶來新的見解。

 

他說:“慢性失眠的基礎,很大程度上是未知的。很有可能,Nmu通路的極度活躍,可能是這種情況的基礎,但是未來還需要開展人類研究,來檢驗這個想法。”

 

對于睡眠基礎的研究,已經取得了一定進展。201412月,國際頂尖精神病學雜志《分子精神病學》(Molecular Psychiatry)發表的一項新研究表明,你每晚睡多長時間在一定程度上可能取決于你的基因。從而幫助我們更好地了解睡眠障礙以及與其他重要疾病之間的關系(Mol Psych:睡眠質量取決于你的基因?)。去年8月份,美國西北大學晝夜節律研究專家Ravi Allada博士帶領的神經科學家小組,發現了“動物的生物鐘如何在早上叫醒它,而在夜間使其入睡”。這項研究結果發表在八月十三日的國際頂級雜志《Cell》。

 


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