人為什么要睡覺(jué)？科學(xué)家給出進(jìn)一步答案

12月01 人為什么要睡覺(jué)？科學(xué)家給出進(jìn)一步答案

人類(lèi)一生中有三分之一的時(shí)間在睡覺(jué)，包括蒼蠅、蠕蟲(chóng)甚至水母等無(wú)脊椎動(dòng)物也會(huì )睡覺(jué)。在整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中，睡眠對所有具有神經(jīng)系統的有機體來(lái)說(shuō)都是普遍的，也是必不可少的。

然而你有沒(méi)有想過(guò)，為什么我們要睡覺(jué)？事實(shí)上，科學(xué)家多年來(lái)一直在尋找答案。據11月18日發(fā)表在《分子細胞》雜志上的一項新研究，以色列巴伊蘭大學(xué)研究人員發(fā)現，大腦中的PARP1蛋白猶如“天線(xiàn)”，可向大腦發(fā)出睡眠和修復DNA損傷的時(shí)間信號，這一發(fā)現朝著(zhù)解開(kāi)這個(gè)謎團更邁近了一步。

當我們醒著(zhù)的時(shí)候，體內的穩態(tài)睡眠壓力會(huì )增加，保持清醒的時(shí)間越長(cháng)，這種壓力就越大。在醒著(zhù)的幾個(gè)小時(shí)里，紫外線(xiàn)、神經(jīng)元活動(dòng)、輻射、氧化應激等因素會(huì )造成神經(jīng)元中的DNA持續損傷。然而，大腦中過(guò)度的DNA損傷會(huì )帶來(lái)危險，睡眠則可以“召喚”DNA修復系統。

斑馬魚(yú)睡眠時(shí)的神經(jīng)活動(dòng)特征與人類(lèi)相似，是研究睡眠的對象。通過(guò)斑馬魚(yú)實(shí)驗，研究人員確定，DNA損傷的累積是引起睡眠狀態(tài)的驅動(dòng)因素。當DNA損傷的積累達到最大閾值，穩態(tài)睡眠壓力便增加到了觸發(fā)睡覺(jué)的沖動(dòng)，于是魚(yú)進(jìn)入了睡眠狀態(tài)。隨后的睡眠促進(jìn)了DNA修復，從而減少了DNA損傷。

研究還發(fā)現，至少需要睡6小時(shí)才能減少穩態(tài)睡眠壓力并修復DNA損傷。

那么，大腦中是什么機制告訴我們：該睡覺(jué)了？研究發(fā)現，PARP1蛋白是DNA損傷修復系統的一部分，是最先做出快速反應的蛋白之一。它可標記細胞中DNA損傷位置，并“招募”所有相關(guān)系統來(lái)清除DNA損傷。

通過(guò)遺傳和藥理學(xué)操作，PARP1的過(guò)表達和敲低（表達下調）實(shí)驗表明，增加PARP1不僅可促進(jìn)睡眠，還可增加睡眠依賴(lài)性修復。相反，抑制PARP1會(huì )阻斷DNA損傷修復的信號。結果就是，這些魚(yú)沒(méi)有完全意識到它們累了，因而不會(huì )進(jìn)入睡眠模式，造成DNA損傷沒(méi)有得到及時(shí)修復。同樣的實(shí)驗結果也在小鼠身上得到了驗證。

這一新發(fā)現描述了如何在單細胞水平上解釋睡眠的“事件鏈”。這種機制可解釋睡眠障礙、衰老和神經(jīng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕『桶柎暮ＤY）之間的聯(lián)系。研究人員相信，未來(lái)的相關(guān)研究將能拓展到更多其它的動(dòng)物，包括從低級無(wú)脊椎動(dòng)物到人類(lèi)。(來(lái)源：科技日報 張佳欣)