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U（Nmu）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2016年2月17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。

當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。2014年12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》。