在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自英國(guó)牛津大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了報(bào)道了氧化應(yīng)激如何導(dǎo)致睡眠。氧化應(yīng)激被認(rèn)為是我們衰老的原因之一，也是退化性疾病的原因之一。這一發(fā)現(xiàn)讓我們更進(jìn)一步了解睡眠仍然神秘的功能，并為治療睡眠障礙提供了新的希望。這也可能解釋了為何長(zhǎng)期睡眠不足會(huì)縮短生命。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年4月11日的Nature期刊上，論文標(biāo)題為“A potassium channel β-subunit couples mitochondrial electron transport to sleep”。

圖片來(lái)自Muhammad Mahdi Karim / Wikipedia。

論文通訊作者、牛津大學(xué)神經(jīng)回路與行為中心主任Gero Miesenböck教授說(shuō)，“氧氣罐帶有爆炸危險(xiǎn)標(biāo)簽并非偶然：不受控制的燃燒是危險(xiǎn)的。包括人類在內(nèi)的動(dòng)物在使用它們呼吸的氧氣將食物轉(zhuǎn)化為能量時(shí)面臨著類似的風(fēng)險(xiǎn)：不完全的燃燒導(dǎo)致細(xì)胞中的‘氧化應(yīng)激’。這被認(rèn)為是導(dǎo)致衰老的原因，也是導(dǎo)致困擾著我們晚年的退行性疾病的罪魁禍?zhǔn)?。我們的新研究表明氧化?yīng)激也會(huì)激活控制我們是否進(jìn)入睡眠狀態(tài)的神經(jīng)元。”

Miesenböck及其團(tuán)隊(duì)研究了對(duì)果蠅睡眠的調(diào)節(jié)。每只果蠅都有一套特殊的睡眠控制神經(jīng)元，即也其他動(dòng)物身上發(fā)現(xiàn)并且被認(rèn)為存在于人體中的腦細(xì)胞。在之前的一項(xiàng)研究（Nature, 2016, doi:10.1038/nature19055）中，Miesenböck團(tuán)隊(duì)已發(fā)現(xiàn)這些睡眠控制神經(jīng)元的作用就就像一個(gè)開關(guān)：如果這些神經(jīng)元具有電活性，那么果蠅就會(huì)睡著；如果這些神經(jīng)元沒(méi)有電活性，那么果蠅就會(huì)醒著。

論文共同第一作者、Miesenböck實(shí)驗(yàn)室前研究生Seoho Song博士說(shuō)，“我們決定尋找能夠激活這些睡眠控制神經(jīng)元的信號(hào)。我們從我們?cè)缙诘难芯恐械弥?，睡眠和清醒之間的一個(gè)主要區(qū)別在于有多少電流流過(guò)兩種稱為Shaker和Sandman的離子通道。在睡眠期間，大部分電流流過(guò)Shaker。”

離子通道產(chǎn)生并控制著腦細(xì)胞之間進(jìn)行通信的電脈沖。Song博士說(shuō)，“這就將一個(gè)棘手的大問(wèn)題‘我們?yōu)槭裁匆X(jué)？’轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)具體的可解決的問(wèn)題‘是什么原因?qū)е码娏髁鬟^(guò)Shaker？’。” Miesenböck團(tuán)隊(duì)在Shaker離子通道的一個(gè)組分中找到了答案。

論文共同第一作者、Miesenböck團(tuán)隊(duì)博士后研究員Anissa Kempf博士解釋道，“懸掛在Shaker導(dǎo)電部分下面的是另一個(gè)部分，就像熱氣球下的纜車一樣。纜車中的乘客，即小分子NADPH，在兩種化學(xué)狀態(tài)之間來(lái)回翻轉(zhuǎn)---這調(diào)節(jié)著Shaker中的電流流動(dòng)。NADPH的狀態(tài)接著反映了細(xì)胞經(jīng)歷的氧化應(yīng)激程度。失眠會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激，而這會(huì)促進(jìn)化學(xué)轉(zhuǎn)化。”

在對(duì)這種機(jī)制的一次引人注目的演示中，讓NADPH化學(xué)狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)的一道閃光讓果蠅入睡。

根據(jù)Miesenböck教授的說(shuō)法，以同樣方式改變結(jié)合到Shaker上的NADPH的化學(xué)狀態(tài)可能是一種強(qiáng)效的新型安眠藥。

他說(shuō)，“睡眠障礙很常見，安眠藥是最常用的處方藥之一。但是現(xiàn)有的藥物會(huì)導(dǎo)致混亂、健忘和成癮等副作用。靶向我們發(fā)現(xiàn)的這種機(jī)制可能避免其中的一些副作用。”

參考資料：Anissa Kempf et al. A potassium channel β-subunit couples mitochondrial electron transport to sleep. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1034-5.

原標(biāo)題：Nature：重大進(jìn)展！揭示氧化應(yīng)激導(dǎo)致睡眠的分子機(jī)制