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赵英俊熬夜致病?研究发现动物不睡也扛不住!

生命科学前沿

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(图片来源:摄图网)

作者|病毒学  来源|生命科学前沿(ID:advancedlifesci)

最近的娱乐新闻真的是层出不穷,当小编看到知名艺人赵英俊传因长期熬夜导致疾病,最终英年早逝时,我等熬夜党瞬间吓尿。现在的年轻人晚上1点到2点睡觉应该是主流了吧。睡眠到底对人体健康有多大影响,睡眠到底是如何恢复机体功能的?

近日,美国西北大学Ravi Allada课题组在Science Advances发表研究成果,他们详细研究了经典动物模型果蝇的睡眠状况,他们研究果蝇也会深度睡眠 ,并且借助睡眠修复大脑机能。

1. 背景

睡眠需求是人类最基本的生理需求之一,是生物体自我保护的一种机制。睡眠剥夺不仅影响学习能力、免疫功能,甚至可以抑制创伤恢复。补偿性的睡眠可以在一定程度上缓解长期睡眠不足造成的不良影响。但睡眠到底是如何恢复机体功能的,一直是一个有趣但悬而未决的问题。

一种理论认为:睡眠激活的体液流动可以清除大脑中的废物(waste clearance)。脑脊液可以通过动脉周通路进入大脑实质,促进细胞间隙液对流,从而帮助其清除大脑废物。

果蝇作为传统遗传学模型,其各项生命活动的分子机制和人类高度保守。经历近百年的发展,其已经成为了遗传学操作最方便的模式动物之一,广泛的应用于神经生物学、发育生物学和免疫学等学科的研究之中。为了更好的研究睡眠对废物清除的作用,西北大学(Northwestern University)的Ravi Allada课题组,利用果蝇模型,建立了深度睡眠-大脑废物清除的研究体系,为研究睡眠和修复的关系,提供了高效的研究模型。该文章发表于最新一期的Science子刊Science Advances。

2. 果蝇也会深度睡眠

首先,果蝇是否像人类一样,也有深度睡眠呢?深度睡眠是睡眠的一个部分,也被称作是“黄金睡眠”,只占整个睡眠时间的25%,其表现为大脑活动深度静息。该课题组将果蝇用胶水固定,然后用摄像机对果蝇的活动进行观察。他们发现,果蝇确实存在深度睡眠期,其行为表现是口器的快速吞吐,称之为proboscis extension(PE)。我们日常生活中都见过苍蝇,其降落在食物表面时,会通过口器吞吐进食。而果蝇在深度睡眠的时候,虽然没有食物存在,仍发生了这种本应是食物诱发的现象。在这个时期,果蝇的身体活动基本停止(图1 B),震动唤醒的阈值升高(图1 D),大脑活动深度抑制(图1 F)。

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图1 果蝇深度睡眠期发生PE行为

3. 深度睡眠可以修复大脑

深度睡眠之中的这种无意识PE行为,是否有益呢?为了回答这个问题,该团队将放置果蝇的管子连接与弹簧上,通过弹簧的弹力,让管子和管中的果蝇狠狠的撞击地面,从而造成脑震荡。可以看到,脑震荡后的果蝇,其PE指数显著升高。用胶水固定口器,阻止PE的发生,则显著提高了果蝇脑震荡之后的死亡率,动物不睡也是扛不住的呀。

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图2 PE行为帮助创伤恢复

进一步的,深度睡眠期的PE能否促进废物清除呢?首先作者利用遗传学方法,在大脑中特异性表达luciferin,监测其清除情况。可以看到PE被抑制的果蝇,其清除大脑内废物的能力显著降低(图2 B,C)。肾脏是主要的废物代谢器官,果蝇的肾脏称之为马氏管。

为了进一步证明深度睡眠产生的PE促进废物清除,作者使用蓝色染料注射果蝇,果蝇整个身体呈现出蓝色,称之为蓝精灵果蝇,肾脏会逐渐将蓝色染料清除,蓝精灵果蝇的比例会逐渐降低。从图2 D和E中可以看到,PE被抑制的果蝇,其清除体内废物的能力显著降低。

最后,作者认为。昆虫中同样存在深度睡眠,在深度睡眠期,果蝇的PE活动,跟人类中CSF促进ISF对流一样,也会会促进体液对流,从而清除废物保持机体健康。但PE产生的确切机制,仍待进一步的研究。

因此,尽可能保证高质量的睡眠,对我们摆脱亚健康状态,维持身体正常机能,非常重要。

相关文献请参考:

https://advances.sciencemag.org/content/advances/7/4/eabc2999.full.pdf

编者按:本文转载自微信公众号:生命科学前沿(ID:advancedlifesci),作者:病毒学


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