保护性脑细胞管家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，一种重要的生物机制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的影响。研究人员发现，果蝇和斑马鱼的睡眠也需要一种信号通路，这种通路有助于防止脑细胞中异常蛋白质聚集体的积累。这种机制存在于进化距离较远的两个物种中的事实表明，它也可能存在于人类中。

长期以来一个令人困惑的建议是，睡眠剥夺和睡眠障碍与神经退行性疾病有关。这一发现发表在今天的《当代生物学》上，揭示了这种关系的一种可能解释。如果这一结果扩展到人类，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。

睡眠生物学副研究员Nirinjini Naidoo博士说：“睡眠碎片是反复短期睡眠中断的特征，是白天过度工作的最常见原因之一，尤其是在老年人中。”“现在，我们知道了参与睡眠调节的主要途径，所以我们可以将其定位为潜在的改善分散睡眠。”

最近的研究表明，长期睡眠不足会增加患老年痴呆症的风险，而患老年痴呆症的人会增加睡眠障碍的风险。睡眠障碍也是帕金森病、肌萎缩侧索硬化(ALS)、额颞叶痴呆和其他神经退行性疾病的共同特征。

目前尚不清楚神经退行性疾病的潜在过程如何与睡眠障碍相关。然而，来自实验动物的研究结果表明，在睡眠过程中，大脑会通过蛋白质水解的过程，清除异常和潜在有害的蛋白质聚集物，如在神经退行性疾病中可以混淆大脑的蛋白质聚集物。

在这项新研究中，Naidoo和她的同事仔细研究了一个重要的蛋白质稳态过程，称为PERK信号通路，它对不需要的蛋白质聚集物的积累做出反应，并导致细胞暂时停止大多数蛋白质的组装。科学家发现，当阻断果蝇通路中关键成分的小分子化合物被用于抑制进化距离较长的果蝇或斑马鱼中的PERK信号传递时，两组动物的睡眠量都远低于正常水平。在果蝇中使用遗传技术来阻止PERK产生了类似的结果，而相反的方法(迫使PERK过量产生)使果蝇睡得更多。

博士候选人Sarah Ly检查了果蝇中产生关键促醒激素的神经元的微小部分，发现在晚上敲除PERK足以让苍蝇睡得更少，而过量产生PERK则让它们睡得更多。在这些神经元的一个子集里，研究人员能够确认增加或减少PERK可以抑制或释放清醒激素的产生。Ly说，“这增加了PERK在多个大脑回路中调节睡眠的可能性。”

这一发现标志着科学家首次发现了一种特定的双向生物机制，将睡眠与蛋白质稳态联系起来。研究结果还表明，觉醒可能会增加脑细胞中蛋白质聚集的积累，导致更多的兴奋信号转导。最后，通过加强睡眠，进行有效的蛋白质管家，最终有助于逆转脑细胞的压力。

奈杜说，“我们的研究结果表明，睡眠的一个保守功能可能是降低由失眠引起的细胞压力。”

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