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为什么生病时睡眠会增加?

时间:2019-09-08 来源:柯本说
为什么生病时睡眠会增加?

感染细菌的果蝇大脑图片,绿色示有nemuri基因表达。

人类一生中有近三分之一的时间是在睡眠中度过的,然而睡眠仍然是生物学上最难解的谜团之一。此前,我们还不清楚是什么遗传或分子力量在驱使人们的睡眠需求。不过近日,美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院(Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania)的研究人员通过对12000多株果蝇进行研究,发现了一种名为nemuri的基因,这种基因会增加果蝇对睡眠的需求。由nemuri基因编码的NEMURI蛋白具有抗菌活性,它由大脑细胞分泌,会在感染后促进长时间的深度睡眠。相关研究成果发表在1月31日的《科学》杂志上。

宾夕法尼亚大学时间生物学项目主任、神经科学教授、资深作者Amita Sehgal博士说:“虽然睡眠和康复紧密相关是常识,但我们的研究直接将睡眠与免疫系统联系起来,并为疾病期间睡眠如何增加提供了一种可能的解释。”

没有nemuri基因,果蝇在日常睡眠中更容易被唤醒,它们对增加睡眠的迫切需求——由睡眠不足或感染引起——也减少了。另一方面,睡眠剥夺和某种程度的感染都会刺激nemuri在果蝇一小部分神经元中表达(这些神经元位于大脑中一个已知的促进睡眠的结构附近)。在受到细菌感染的果蝇中,nemuri的过表达增加了它们的睡眠,且与未感染的对照果蝇相比,它们的存活率也提高了。

作为对感染的反应,NEMURI蛋白似乎可以杀死微生物,尤其是在果蝇身体的神经末梢位置,并通过其在大脑中的作用增加睡眠。研究人员认为,像NEMURI蛋白这样的分子(抗菌肽,AMPs)有多种功能,可以帮助对抗感染,但它促进睡眠的作用可能对宿主的防御也同样重要,因为生病时增加睡眠可以提高苍蝇的存活率。

更重要的是,作者指出细胞因子,如免疫细胞分子白介素-1 (IL-1),与人类睡眠有关。IL-1的作用途径与AMPs相同,在长时间的清醒状态下,IL-1会累积,这似乎会促进睡眠。在哺乳动物中,细胞因子可以诱导AMPs的产生,但AMPs也可能影响细胞因子的表达。考虑到这种相互交织的关系,研究人员得出结论,NEMURI蛋白是免疫功能和睡眠之间的有效联系。

论文的第一作者Hirofumi Toda博士是Sehgal实验室的博士后研究员,他说:“NEMURI蛋白是在我们生病等需要大量睡眠的情况下保持正常睡眠的真正驱动力。接下来,我们计划研究NEMURI蛋白驱动睡眠的机制。”

编译:Max 审稿:三水 责编:张梦

期刊来源:《科学》

期刊编号:0036-8075

原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190131143335.htm

中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。