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为何我们生病时想睡觉?

撰文 | 张    涛 责编 | 叶水送
睡眠对每个人不可或缺,人的一生大约有1/3的时间用来睡觉。睡眠还受节律调控,即便前天晚上熬夜了,第二天还常常能够“准点”醒来。此外,睡眠本身还存在一个“平衡系统”:缺觉后会犯困,需要补觉;“睡眠槽”充满后,又能多熬点夜。感冒发烧时,我们也容易犯困。
 
 
早在50年前,研究者把三天不睡觉的山羊大脑分泌液转移到猫的大脑里,发现它会导致猫也昏昏欲睡。这提示睡眠的“平衡系统”和大脑中分泌的因子有关,但具体到何种分泌因子起到了“睡眠驱动”的作用,我们知道的仍不够多。
 
最近,宾夕法尼亚大学Amita Sehgal实验室在Science上发文称,他们在果蝇上发现了睡眠剥夺和生病时容易犯困的原因,他们找到了一个和免疫有关的因子,这个因子能够调控睡眠。
 
Sehgal是2017年因节律研究获得诺奖的Michael W. Young的学生,长期进行睡眠、节律的研究。在2018年的一个研究中,她们发现隔开大脑和外周组织的血脑屏障的通透性受到节律调控,果蝇血脑屏障夜晚通透性更强,因此夜间用药可以提高脑部疾病的治疗效果。
 
 
相对于其他模式生物,果蝇更容易进行遗传筛选。果蝇在夜晚睡觉,白天也会进行午休。只要在一定的时间内静止不动,我们就可以认为它睡着了。研究者将8015个基因,分别表达在果蝇的神经细胞中,并分析它们对果蝇睡眠的影响,最终找到了一个叫作nemuri(nur) 的基因,它在雄性和雌性中,都能造成睡眠时间显著的增加。
 
除了增加睡眠时间,nur 基因还会使果蝇睡得更沉,不容易叫醒(机械晃动和光照),醒了之后也会“倒头就睡”。而如果把 nur 从脑内去除,果蝇就会睡得很浅,被叫醒之后也不容易再次入睡。如果对果蝇进行睡眠剥夺(持续机械晃动),nur 的缺失会导致果蝇不能及时“补觉”。这些结果说明 nur 是一个睡眠的驱动因子。
 
NUR是如何影响果蝇的睡眠?正常情况下,NUR在大脑中很少产生,而当进行睡眠剥夺时,这2个细胞就会表达NUR蛋白,并将其分泌至果蝇的睡眠调控中心。
 
 
有趣的是,研究者发现NUR本身是一个抗菌肽(AMP,可理解为体内产生的抗生素),可杀死病毒、细菌,促进果蝇的存活。当果蝇受到病菌侵犯时,类似于睡眠剥夺,脑内的NUR也会增多,困意增加。这一结果便说明了果蝇受到感染时容易犯困的原因。
 
睡眠对身体有保护和修复的作用,之前的研究发现,被病菌入侵时,睡眠可促进小鼠以及果蝇的存活,这一研究为该现象提供了直接的证据。
 
人体中是否也存在类似促进睡眠的抗菌肽?在果蝇中,病菌感染如何导致脑内NUR增加?这些后续的问题和研究,可为回答免疫系统和睡眠之间的关系提供更多的启示。
 
 参考资料
1.  Toda et al., A sleep-inducing gene, nemuri, links sleep and immune function in Drosophila, Science,2019
2.  PappenheimerJR et al., Sleep-promoting effectsof cerebrospinal fluid from sleep-deprived goats, PNAS, 1967
3.  https://www.med.upenn.edu/sehgallab/
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