 宾夕法尼亚大学医学院的一项最新研究为改善睡眠和预防神经退行性疾病提供了新的策略。  宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院(Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania)的一项新研究显示，睡眠调节可能也涉及一种重要的生物学机制，这种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侵袭。研究人员发现，在果蝇和斑马鱼的睡眠中，一种有助于防止脑细胞中异常蛋白聚集积聚的信号通路也是必需的。这种机制存在于两个进化较远的物种中，这一事实表明，它可能也存在于人类中。 长期以来，一直有令人困惑的迹象表明，睡眠缺失和睡眠障碍与神经退行性疾病有关，而3月12日发表在CELL子刊《当代生物学》(Current Biology)网络版上的研究结果，为这种联系提供了一种可能的解释。如果这一结果能推广到人类，他们将为对抗睡眠障碍和神经退行性疾病的新策略指明方向。  研究结果发表在Current Biology杂志上 研究负责人、睡眠与时间生物学研究副教授Nirinjini Naidoo博士说：“睡眠碎片化的特征是重复的短时间睡眠中断，这是导致白天极度疲劳的最常见诱因之一，尤其是对老年人而言。既然我们知道了睡眠调节的主要途径，我们就可以把它作为潜在的改善碎片化睡眠的目标。” 近年来的研究表明，长期睡眠不足会增加患阿尔茨海默病的风险，而患有阿尔茨海默病的人患睡眠障碍的风险更高。睡眠障碍也是帕金森病、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)、额颞叶痴呆和其他神经退行性疾病的常见特征。 神经退行性疾病的潜在过程可能如何与睡眠障碍相关联还不清楚。但是，来自实验动物的发现提示，大脑在睡眠过程中会通过“蛋白水解”（proteostasis）过程清除异常和潜在有害的蛋白质聚集物，例如那些会在神经退行性疾病中使大脑混乱的蛋白质聚集物。  在这项新的研究中，Naidoo和她的同事们仔细研究了一种重要的蛋白水解过程，称为PERK信号通路，它在不需要的蛋白质聚集体的积累下，导致细胞暂时停止大多数蛋白质的组装。科学家们发现，当他们抑制果蝇或进化距离较远的斑马鱼的PERK信号时，使用小分子化合物来阻断这条通路的一个关键组成部分，这两组动物的睡眠都比正常少很多。在果蝇身上用基因技术阻断PERK带来了相似的结果，而做相反的事情——强迫PERK的过度生产——使果蝇睡得更多。 博士研究生Sarah Ly研究了果蝇体内能产生一种关键的促醒激素的神经元，发现仅在这些神经元中抑制PERK就足以让果蝇睡得更少，而过量产生PERK则让果蝇睡得更多。在这些神经元的一个子集中，研究人员能够证实增强或降低PERK具有抑制或释放清醒激素产生的作用。Ly说：“这增加了PERK调节睡眠发生在多个脑回路中的可能性。”  这一发现标志着科学家首次发现了一种将睡眠与蛋白水解联系在一起的特定的双向生物学机制。研究结果还指出，清醒状态可能会增加脑细胞中蛋白质聚集的积累，从而导致更多的PERK信号。这最终有助于通过强制睡眠和允许有效的蛋白质管理来逆转脑细胞的压力。 Naidoo说：“我们的研究结果表明，睡眠的一种保守功能可能是减轻由清醒状态引起的细胞压力。” 作者认为，对睡眠和蛋白水解之间关系的进一步研究，有可能发现改善睡眠质量、降低阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病风险以及有效延缓大脑衰老的重要的新治疗策略。 Ewa Strus也是该研究的合著者。该研究得到了美国国立普通医学科学研究所（R01GM123783）的支持。 参考文献 Source：Penn Medicine Protective Brain-Cell Housekeeping Mechanism May Also Regulate Sleep Reference： Sarah Ly et al, Evolutionarily Conserved Regulation of Sleep by the Protein Translational Regulator PERK, Current Biology (2020). DOI: 10.1016/j.cub.2020.02.030 |
|
|
