保护性脑细胞内务处理机制也可能调节睡眠

宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院的一项新研究显示,一种重要的生物学机制被认为可以保护大脑细胞免受诸如阿兹海默氏症和帕金森氏症等神经

宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院的一项新研究显示,一种重要的生物学机制被认为可以保护大脑细胞免受诸如阿兹海默氏症和帕金森氏症等神经退行性疾病的侵害。研究人员发现,果蝇和斑马鱼的睡眠也需要帮助防止脑细胞中异常蛋白质聚集物堆积的信号通路。该机制存在于两个进化距离较远的物种中的事实表明,它也可能存在于人类中。

保护性脑细胞内务处理机制也可能调节睡眠

长期以来令人困惑的提示是,睡眠不足和睡眠障碍与神经退行性疾病有关,这项发现发表在今天的《当代生物学》上,揭示了这种联系的一种可能解释。如果将结果推广到人类,他们将为对抗睡眠障碍和神经退行性疾病的新策略指明道路。

睡眠与时间生物学副研究员Nirinjini Naidoo博士说:“睡眠碎片是重复性的短暂睡眠中断的特征,是白天过度劳累的最常见诱因之一,尤其是在老年人中。”“现在,我们知道睡眠调节中涉及的主要途径,因此我们可以将其定位为潜在地改善零散的睡眠。”

近年来的研究表明,长期睡眠不足会增加阿尔茨海默氏症的患病风险,而患有阿尔茨海默氏症的人则会增加睡眠障碍的风险。睡眠障碍也是帕金森氏病,肌萎缩性侧索硬化症(ALS),额颞痴呆和其他神经退行性疾病的常见特征。

神经退行性疾病的潜在过程可能如何与睡眠障碍相关联还不清楚。但是,来自实验动物的发现提示,大脑在睡眠过程中会通过“蛋白水解”过程清除异常和潜在有害的蛋白质聚集体,例如那些会在神经退行性疾病中使大脑混乱的蛋白质聚集体。

在这项新研究中,Naidoo和她的同事们仔细研究了一个重要的蛋白稳态过程,称为PERK信号传导途径,该过程响应不需要的蛋白质聚集物的积累,导致细胞暂时停止大多数蛋白质的组装。科学家发现,当使用果糖阻断果蝇通路中的关键成分的小分子化合物抑制果蝇果蝇或进化距离遥远的斑马鱼中的PERK信号传导时,两组动物的睡眠量都大大低于正常水平。用果蝇中的遗传技术阻止PERK产生了相似的结果,而相反的做法(迫使PERK过度生产)使果蝇睡得更多。

博士候选人莎拉·利(Sarah Ly)检查了在果蝇中产生关键清醒促进激素的神经元的细小部分,发现在这些神经元中,夜间击倒PERK足以使苍蝇睡眠更少,而生产过多的PERK则使它们睡眠更多。在这些神经元的一个子集中,研究人员能够证实增强或降低PERK具有抑制或释放清醒激素产生的作用。Ly说:“这增加了PERK调节睡眠发生在多个脑回路中的可能性。”

这一发现标志着科学家首次发现一种将睡眠与蛋白稳态联系起来的特定的双向生物学机制。研究结果还指出,唤醒可能会增加脑细胞中蛋白质聚集的积累,从而导致更多的PERK信号传导。最终,通过加强睡眠并进行有效的蛋白质内务处理,最终有助于逆转脑细胞压力。

Naidoo说:“我们的发现表明,睡眠的一种保守功能可能是减轻由清醒引起的细胞压力。”

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