賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院的一項新研究表明，一種重要的生物機制被認為可以保護腦細胞免受阿爾茨海默病和帕金森病等神經(jīng)退行性疾病的侵害。研究人員發(fā)現(xiàn)，果蠅和斑馬魚的睡眠也需要幫助防止異常蛋白質聚集體在腦細胞中積累。這種機制存在于兩個進化距離較遠的物種中的事實表明，它也可能存在于人類中。
長期以來，睡眠剝奪和睡眠障礙與神經(jīng)退行性疾病有關的說法一直令人困惑。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在今天的《當代生物學》上，揭示了這種關系的可能解釋。如果這一結果被推廣到人類身上，它們將為對抗睡眠障礙和神經(jīng)退行性疾病的新策略指明方向。
睡眠生物學副研究員Nirinjini Naidoo博士說：“睡眠碎片是反復短期睡眠中斷的一個特征，也是白天過度工作的最常見原因之一，尤其是在老年人中?！薄艾F(xiàn)在，我們知道了睡眠調節(jié)的主要方式，因此我們可以將其定位為有可能改善分散睡眠。”
最近的研究表明，長期睡眠不足會增加患老年癡呆癥的風險，而患有老年癡呆癥的人會增加睡眠障礙的風險。睡眠障礙也是帕金森病、肌萎縮側索硬化(ALS)、額顳葉癡呆和其他神經(jīng)退行性疾病的常見特征。
神經(jīng)退行性疾病的潛在過程如何與睡眠障礙相關尚不清楚。然而，來自實驗動物的發(fā)現(xiàn)表明，在睡眠期間，大腦會通過“蛋白水解”的過程去除異常的和潛在有害的蛋白質聚集體，例如在神經(jīng)退行性疾病中會混淆大腦的蛋白質聚集體。
在這項新的研究中，奈杜和她的同事仔細研究了一個重要的蛋白質穩(wěn)態(tài)過程，稱為PERK信號通路，它對不需要的蛋白質聚集體的積累做出反應，導致細胞暫時停止大多數(shù)蛋白質的組裝?？茖W家發(fā)現(xiàn)，當利用果糖阻斷果蠅途徑關鍵成分的小分子化合物抑制進化距離較遠的果蠅或斑馬魚的PERK信號轉導時，兩組動物的睡眠量都遠低于正常水平。在果蠅中使用遺傳技術來阻止PERK產生類似的結果，而相反的方法(迫使PERK過度生產)使果蠅睡得更多。
博士生莎拉利(Sarah Ly)檢查了果蠅中產生關鍵促醒激素的一小部分神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)在這些神經(jīng)元中，在夜間擊倒PERK足以讓蒼蠅睡得更少，而產生過多的PERK會讓它們睡得更多。在這些神經(jīng)元的一個亞群中，研究人員可以證明增加或減少PERK可以抑制或釋放清醒激素的產生。Ly說，“這增加了PERK調節(jié)的睡眠發(fā)生在多個腦回路的可能性?！?
這一發(fā)現(xiàn)標志著科學家首次發(fā)現(xiàn)了一種特定的雙向生物機制，將睡眠與蛋白質穩(wěn)態(tài)聯(lián)系起來。結果還表明，覺醒可能增加腦細胞中蛋白質聚集的積累，導致更多的PERK信號轉導。最后，通過加強睡眠和進行有效的蛋白質管家，最終將有助于逆轉腦細胞壓力。
奈杜說：“我們的發(fā)現(xiàn)表明，睡眠的一個保守功能可能是緩解清醒時造成的細胞壓力?！?
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