著名院士PNAS:为什么睡眠不足脾气坏?

【字体: 时间:2016年02月24日 来源:生物通

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  如果你开夜车或熬夜追剧,那么在第二天你可能会感觉脾气暴躁。如果你连续几个星期或几个月没有得到足够的睡眠,你可能会患上抑郁症或其他长期的情绪问题。最近,霍华德休斯医学研究所(HHMI)的研究人员,已经发现了这背后的一个可能的原因。

  

生物通报道:如果你开夜车或熬夜追剧,那么在第二天你可能会感觉脾气暴躁。如果你连续几个星期或几个月没有得到足够的睡眠,你可能会患上抑郁症或其他长期的情绪问题。最近,霍华德休斯医学研究所(HHMI)的研究人员,已经发现了这背后的一个可能的原因。

HHMI研究员、世界著名转化神经遗传学家、美国国家医科院院士、美国国家科学院院士Louis Ptáček和加州大学旧金山分校的Ying-Hui Fu博士,发现了一个基因,可能是我们的情绪和生物或昼夜节律钟(决定着我们何时醒来、何时入睡)之间的一个分子交叉点。这项研究发表在2016年2月22日的《PNAS》杂志。

Ptáček说:“如果我们没有得到足够的睡眠,就会有无数的健康后果,包括影响我们的心理健康。”例如,值夜班的人,更易患各种疾病,包括抑郁症等心理疾病。到目前为止,科学家们还不能够确定一种分子机理,来解释“我们生物钟的改变如何会引发情绪障碍”。

研究人员在对一个家庭的三名成员(有家族性睡眠状态提前综合征,FASP)进行研究时,引发了兴趣。FASP患者是极端喜欢早起的人,在早上5:30以前自然醒来,有时是凌晨2点。Ptáček表示,因为这些人得到了正常量的睡眠,FASP也不能被认为是一种疾病。事实上,有一些患FASP的人也陶醉于他们每天第一个开始工作。然而,起的这么早也有其缺点,尤其是在一个大多数人比FASP患者晚起和晚睡的世界里。此外,研究人员检测的所有三个家庭成员,都表现出了季节性情感障碍的迹象,这是一种情感障碍,患者在每年的同一时间变得抑郁,通常是在白天变短的冬季。

Ptáček、Fu和同事在这些家庭成员之间发现了另一个相似性——他们都携带一个生物钟基因PER3的错误版本。为了调查这个基因在研究受试者季节性情感障碍中的作用,研究人员制备了携带两份缺陷PER3拷贝的转基因小鼠。不同于人类,小鼠主要在白天睡觉,在晚上活动。科学家们通过测量它们何时开始和停止跑转轮,追踪它们的活动。

当小鼠被暴露在每天12小时的光照时,与对照组小鼠相比,转基因小鼠在同一时间更为活跃。然后研究人员模拟了冬季短日照期间发生的事情,这可引起季节性情感障碍,每天只为啮齿类动物提供四小时的光照。基因改良的小鼠开始和停止转动跑轮的时间,比对照组小鼠晚了四个小时,这表明PER3的错误版本改变了动物的昼夜节律。

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研究小组下一步试图评估小鼠的情绪。Ptáček说,确定一个人是否是抑郁症,需要心理学家或精神病学家的深入考察,研究人员不能对动物做出同样的诊断。然而,小鼠可能显示出一些与抑郁症患者相同的行为。衡量一只啮齿类动物情绪的一种方式是,通过抓住它的尾巴悬挂着摇晃它。相比较正常的小鼠,“抑郁”的动物会停止挣扎。该团队发现,在这个测试中,与对照组小鼠相比,转基因小鼠更迅速地放弃挣扎。跟抑郁症患者一样,携带错误PER3的小鼠显示出异常的睡眠模式。Ptáček说:“在冬季短日长光照中的人发展出一种情绪障碍,小鼠重现了这一切。这是一个相当重要的发现。”

但是研究人员在这些实验中使用的小鼠,不同于FASP患者。除了PER3的两个错误拷贝之外,小鼠也有该基因的两个正常拷贝。为了证实他们在更接近于人类FASP受试者的啮齿类动物中的研究结果,研究人员分析了一组不同的、缺乏PER3的小鼠。当这些动物每天被暴露在四小时的光照时,它们也表现出类似抑郁的症状。例如,抑郁症患者经常放弃他们曾经喜欢的活动。与正常对照组小鼠相比,缺失PER3的啮齿类动物表现出相似的冷漠、喝较不甜的水。Ptáček说:“老鼠似乎并不喜欢一些让人富于乐趣的事情。”

他说:“每个人都认为,睡眠和抑郁症之间存在关联,但一直没有人能够找到一个生物环节。我们认为,PER3是情绪相关通路和生物钟之间的一种关联。Ptáček说,这个基因到底如何连接这些途径,尚不确定,但它可能有助于控制小鼠和人类应对随季节变化的不同光照量。他指出,虽然该研究结果并不能指出情绪障碍的特殊疗法,但是它们可能引导研究人员朝着正确的方向前进。“随着我们的了解更多,我们对于生物学的认识将使我们能够更理性地寻找药物,来治疗季节性情感障碍。”

在这项研究之前,关于睡眠不足对健康的影响,已有多项研究报道,盘点如下:

睡眠质量差加速癌细胞生长
科学家们发现,睡眠质量差会加速癌细胞的生长,提高肿瘤的侵袭能力,抑制免疫系统控制和清除早期癌细胞的能力。文章于2014年一月二十一日发表在Cancer Research杂志上。睡眠质量差加速癌细胞生长

小时候睡眠不足的重要影响
宾州大学Amita Sehgal教授领导的研究团队发现,使新生果蝇缺乏睡眠会大大降低它们繁衍后代的能力。这项研究首次在动物模型中,展示了幼年睡眠不足与成年后行为的关联。文章发表在2014年4月份的的Science杂志上。Science:小时候睡眠不足的重要影响

睡眠不足影响你的代谢组
科学家们发现,代谢组在一天中的不同时刻并不相同,而睡眠剥夺会对代谢组产生显著的影响。这项研究于2014年七月七日发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上,人们可以在此基础上,选择最佳的时间点进行疾病的检测和治疗,例如癌症、心脏病等。PNAS:睡眠不足影响你的代谢组

好睡眠让干细胞保持年轻
来自德国的研究人员发现,环境压力是推动成体造血干细胞中DNA损伤的一个主要因素,由此得出结论良好的夜间睡眠可以让你的干细胞保持“年轻”。他们的研究成果发表在《自然》(Nature)杂志上。Nature:好睡眠让干细胞保持年轻

睡眠不足对干细胞影响很大
骨髓移植也称为造血干细胞移植,这一过程受到许多因素的影响,不过人们对此还知之甚少。研究人员发现,剥夺小鼠供体四小时的睡眠,就会使供体干细胞的再生能力降低一半以上。这项研究发表在2015年十月十四日的Nature Communications杂志上。Nature子刊:睡眠不足对干细胞影响很大

缺乏睡眠会动摇生命的根基
田纳西大学的研究团队发现,缺乏睡眠不仅会令人感到非常疲惫,还会干扰生命的基本过程,影响身体发育、生理适应甚至大脑活性。这项研究发表在最近的Plant Cell杂志上。缺乏睡眠会动摇生命的根基

(生物通:王英)

生物通推荐原文摘要:
A PERIOD3 variant causes a circadian phenotype and is associated with a seasonal mood trait
Abstract:In humans, the connection between sleep and mood has long been recognized, although direct molecular evidence is lacking. We identified two rare variants in the circadian clock gene PERIOD3 (PER3-P415A/H417R) in humans with familial advanced sleep phase accompanied by higher Beck Depression Inventory and seasonality scores. hPER3-P415A/H417R transgenic mice showed an altered circadian period under constant light and exhibited phase shifts of the sleep-wake cycle in a short light period (photoperiod) paradigm. Molecular characterization revealed that the rare variants destabilized PER3 and failed to stabilize PERIOD1/2 proteins, which play critical roles in circadian timing. Although hPER3-P415A/H417R-Tg mice showed a mild depression-like phenotype, Per3 knockout mice demonstrated consistent depression-like behavior, particularly when studied under a short photoperiod, supporting a possible role for PER3 in mood regulation. These findings suggest that PER3 may be a nexus for sleep and mood regulation while fine-tuning these processes to adapt to seasonal changes.

 

 

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