根據賓夕法尼亞大學佩雷??爾曼醫(yī)學院的最新研究，一種被認為可以保護腦細胞免受阿爾茨海默氏癥和帕金森氏癥等神經退行性疾病的重要生物學機制也可能與調節(jié)睡眠有關。研究人員發(fā)現，果蠅和斑馬魚的睡眠也需要一種有助于防止腦細胞中異常蛋白質聚集體積聚的信號通路。這種機制存在于兩個進化上相距遙遠的物種中這一事實表明它也可能存在于人類中。
長期以來一直存在令人費解的暗示，即睡眠不足和睡眠障礙與神經退行性疾病有關，今天在線發(fā)表在《當代生物學》(Current Biology)上的研究結果揭示了這種聯(lián)系的一種可能解釋。如果將結果擴展到人類，他們將為開發(fā)針對睡眠障礙和神經退行性疾病的新策略指明方向。
首席研究員、睡眠與時間生物學研究副教授 Nirinjini Naidoo 博士說：“睡眠碎片化的特點是重復性短暫的睡眠中斷，是白天過度疲勞的最常見誘因之一，尤其是在老年人中。” .“既然我們知道了一個參與睡眠調節(jié)的主要途徑，我們就可以將其作為目標，以潛在地改善碎片化睡眠。”
近年來的研究表明，長期睡眠不足會增加患阿爾茨海默氏癥的風險，而患有阿爾茨海默氏癥的人出現睡眠障礙的風險也會增加。睡眠障礙也是帕金森病、肌萎縮側索硬化癥 (ALS)、額顳葉癡呆和其他神經退行性疾病的常見特征。
神經退行性疾病的潛在過程如何與睡眠障礙相關聯(lián)一直不清楚。但一個暗示來自實驗室動物的發(fā)現，即大腦在睡眠期間啟動“蛋白質穩(wěn)定”過程，清除異常和潛在有害的蛋白質聚集體，例如那些在神經退行性疾病中使大腦混亂的蛋白質聚集體。
在這項新研究中，Naidoo 和她的同事們仔細檢查了一個重要的蛋白質穩(wěn)定過程，稱為 PERK信號通路，該過程響應不需要的蛋白質聚集體的積累，導致細胞暫時停止大多數蛋白質的組裝。科學家們發(fā)現，當他們使用阻斷該通路關鍵成分的小分子化合物抑制果蠅或進化距離較遠的斑馬魚的 PERK 信號時，兩組動物的睡眠都比正常少得多。在果蠅中用基因技術阻斷 PERK 產生了類似的結果，而反過來——迫使 PERK 過量產生——使果蠅睡得更多。
博士候選人 Sarah Ly 檢查了果蠅中產生關鍵覺醒促進激素的微小神經元群，發(fā)現在夜間敲低這些神經元中的 PERK 足以讓果蠅睡得更少，而過量產生 PERK 會使它們睡得更多。在這些神經元的一個子集中，研究人員能夠驗證增加或減少 PERK 具有抑制或釋放覺醒激素產生的作用。“這增加了睡眠的 PERK 調節(jié)發(fā)生在多個大腦回路中的可能性，”Ly 說。
這一發(fā)現標志著科學家們首次確定了一種特定的雙向生物學機制，將睡眠與蛋白質穩(wěn)態(tài)聯(lián)系起來。研究結果還指出，清醒可能會增加腦細胞中蛋白質聚集體的積累，從而導致更多的 PERK 信號傳導。這最終有助于通過強制睡眠和允許有效的蛋白質管家發(fā)生來逆轉腦細胞壓力。
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