睡眠是一个重要的生物阶段,但究竟为什么我们需要它仍然是个谜

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据New Atlas报道,睡眠是一个重要的生物阶段,但究竟为什么我们需要它仍然是个谜。现在一项研究揭开了这一难题的新篇章,发现一种参与DNA修复的蛋白质在睡眠时间到来时向大脑发出信号。

每个人都熟悉每天的周期。你醒来时感觉神清气爽(假设你有一个良好的睡眠),然后随着时间的推移,疲惫感不断增加,直到你除了睡觉之外根本无法做其他事情。而且你熬得越久,这种需求就越强烈。这种疲惫感在技术上被称为稳态睡眠压力。

 

但这种压力背后的实际机制是什么?在以前的工作中,巴伊兰大学的研究人员发现,它涉及神经元的DNA损伤。这种损害可能来自正常的生物过程,以及环境因素,如紫外线或辐射。身体的修复机制一直在努力修复损伤,但在大脑清醒的时候,它们无法做到足够快。它们唯一能赶上的机会是在睡眠期间–该团队将这一过程比作工人在夜间修复道路上的坑洞,因为那时交通量较少。

在新的研究中,研究人员更仔细地检查了这一过程,以找出神经元的DNA损伤是否直接驱动了稳态睡眠压力。研究小组使用斑马鱼进行了调查,斑马鱼的大脑与我们的大脑相似,只是更加简单。他们使用化学品、辐射和光诱导动物神经元的DNA损伤,果然,当损伤达到一定程度时,鱼会进入睡眠状态。研究小组在鱼睡觉时检测到了更高的DNA修复蛋白的活性,并且研究小组发现,如果它们被提前唤醒–在它们睡了6个小时之前–DNA损伤就会持续存在,并且这些动物更可能在白天继续睡觉。

但最令人感兴趣的发现是一种叫做PARP1的蛋白质的新作用。众所周知,它是DNA修复系统中的一个关键角色,对损伤作出快速反应并调节修复损伤的其他组件。因此,PARP1的水平往往在白天增加,在睡眠时减少。

为了检查PARP1是否积极向大脑发出睡眠信号,研究人员在斑马鱼中过量表达了该蛋白,并发现它促进了睡眠和DNA修复。相反的情况也是如此–当研究小组抑制PARP1时,鱼不会进入睡眠状态,DNA修复也不会发生。

研究人员继续调查PARP1在小鼠中的作用,果然,抑制它的活动会减少它们的睡眠时间和质量。虽然已知PARP1在人类中具有DNA修复作用,但未来的工作将需要进行,以调查这一机制是否也适用于人类。

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