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为什么人会感到疲倦? 究竟是什么令我们需要睡眠?
时间:2022-09-18   作者:admin  点击数:

人类生命的三分之一是在睡眠中度过的,苍蝇、蠕虫甚至水母等无脊椎动物都可以睡觉。在整个进化过程中,睡眠对于所有具有神经系统的生物来说都是普遍存在且必不可少的。

然而,你有没有想过我们为什么要睡觉?事实上,科学家多年来一直在寻找答案。根据《分子细胞》杂志上的一项研究,以色列Baylan大学的研究人员发现,大脑中的PARP1蛋白就像一个“天线”,可以向大脑发送时间信号,以睡眠和修复DNA损伤。这一发现离解开这个谜团又近了一步。

当我们清醒时,我们体内的稳态睡眠压力会增加,并且我们保持清醒的时间越长,这种压力就会越大。在清醒时,紫外线、神经元活动、辐射、氧化应激等因素会导致神经元中的DNA不断受损。但是,大脑中过多的DNA损伤会带来危险,睡眠会“调用”DNA修复系统。

斑马鱼睡眠时的神经活动特征与人类相似,是研究睡眠的对象。通过斑马鱼实验,研究人员确定DNA损伤的积累是睡眠的驱动因素。当DNA损伤累积达到最大阈值时,稳态睡眠压力增加到触发睡眠的冲动,于是鱼进入睡眠状态。后续睡眠促进DNA修复,从而减少DNA损伤。

研究还发现,至少需要6个小时的睡眠才能降低稳态睡眠压力,修复DNA损伤。那么究竟是大脑中的什么机制告诉我们该睡觉了呢?研究人员发现PARP1蛋白是DNA损伤修复系统的一部分,是最先快速反应的蛋白之一。它可以标记细胞中DNA损伤的位置,并“招募”所有相关系统来清除DNA损伤。

通过基因和药理操作,PARP1的过表达和敲低(下调)实验表明,增加PARP1不仅可以促进睡眠,还可以增加睡眠依赖的修复。相反,抑制PARP1会阻断DNA损伤修复的信号。结果这些鱼没有完全意识到自己累了,没有进入睡眠模式,DNA损伤没有得到及时修复。同样的实验结果也在老鼠身上得到了验证。

这项新发现描述了如何在单细胞水平上解释睡眠的“事件链”。这种机制可以解释睡眠障碍、衰老和神经退行性疾病如帕金森病、阿尔茨海默病之间的关系。研究人员认为,未来的相关研究将扩展到更多其他动物,包括从低等无脊椎动物的睡眠研究到人类的相关研究。

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