重大发现！Mettl3 - m6A - NPY 轴调控小鼠睡眠的分子机制

睡眠行为受多种机制调控，RNA 修饰在其中的作用却鲜为人知。研究人员聚焦 Mettl3 介导的 m6A 修饰，发现 Mettl3 缺失会破坏小鼠睡眠节律、减少非快速眼动睡眠。这揭示了 Mettl3 - m6A - NPY 轴在睡眠调控中的关键作用，为睡眠障碍研究提供新思路。

　　在神秘的大脑世界里，睡眠就像一场奇妙的旅程，对动物和人类的健康起着至关重要的作用。正常的睡眠 - 觉醒转换，能让大脑得到充分休息，维持良好的学习、认知、注意力和情绪调节能力。然而，目前人们对睡眠行为的调控机制仍存在许多未解之谜。在众多调控机制中，RNA 修饰的作用更是知之甚少。

RNA 修饰中的 N⁶- 甲基腺苷（m⁶A）是一种常见且可逆的修饰。Methyltransferase - like 3（Mettl3）作为催化 m⁶A 修饰的核心酶，在神经元系统中参与神经发生和神经元发育等过程，但它在睡眠行为调控中的作用却一直未被阐明。

为了揭开这个谜团，浙江大学医学院附属儿童医院等研究机构的研究人员展开了深入研究。他们发现，Mettl3 在兴奋性神经元中的缺失，会引发一系列问题。小胶质细胞和星形胶质细胞被激活，丘脑区域出现神经炎症，神经元也逐渐减少。这些变化不仅影响了小鼠的生长发育，还严重破坏了它们的睡眠行为，导致非快速眼动睡眠（NREM sleep）减少。

进一步研究发现，Mettl3 会对神经肽 Y（NPY）的 mRNA 进行 m⁶A 修饰。当 Mettl3 缺失时，NPY 的表达显著下降。而且，NPY 在清醒 - 睡眠周期中呈现动态变化。外源性表达 Mettl3 和 NPY 能够抑制小胶质细胞激活和神经元丢失，有效恢复 Mettl3 缺失小鼠紊乱的睡眠行为。这一研究成果发表在《Cell Discovery》杂志上，为睡眠障碍的研究提供了新的方向和潜在治疗靶点。

研究人员在实验中用到了多种关键技术方法。首先，通过构建 Mettl3 条件性敲除（cKO）小鼠模型，对比正常小鼠，研究 Mettl3 缺失对小鼠生理和睡眠行为的影响。其次，运用 RNA 测序（RNA - seq）技术，分析不同月龄 cKO 小鼠丘脑组织的基因表达变化，寻找差异表达基因。最后，利用免疫荧光染色技术，直观观察大脑细胞的变化，如小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元的形态和数量变化。

下面来详细看看研究结果：

• Mettl3 缺失降低大脑区域 m⁶A 水平：研究人员构建了兴奋性神经元特异性 Mettl3 cKO 小鼠，通过免疫荧光染色、mRNA 和蛋白水平检测以及 dot blot assay，发现 cKO 小鼠的丘脑、 retrosplenial cortex 和海马等区域 Mettl3 表达和 m⁶A 水平显著降低，证实了 cKO 小鼠神经元细胞中 Mettl3 的缺失。
• Mettl3 缺失诱导丘脑神经炎症：与正常小鼠相比，4 月龄 cKO 小鼠丘脑出现明显的胶质细胞增生和神经炎症。Iba1 和 GFAP 的免疫荧光强度、细胞数量以及 mRNA 和蛋白水平都显著增加，炎症细胞因子 TNF - α 和 IL - 1β 水平也明显上升，而在皮层和海马区域则无明显差异。
• Mettl3 缺失导致神经元和突触丢失：随着 cKO 小鼠年龄增长，丘脑中小胶质细胞数量增加，神经元数量减少，突触标记物 VGluT1 和 PSD95 水平下降。免疫荧光染色显示，激活的小胶质细胞吞噬了神经元，导致神经元丢失。
• 神经元 Mettl3 缺失损害睡眠行为：cKO 小鼠在 4 月龄时，睡眠行为出现明显异常，清醒状态比例增加，NREM 睡眠比例减少，总清醒时间增加，NREM 睡眠时间减少。对成年野生型小鼠进行 Mettl3 急性敲低实验，也得到了类似结果，表明丘脑 Mettl3 确实参与睡眠行为的调控。
• Mettl3 缺失改变丘脑基因表达：RNA - seq 分析发现，cKO 小鼠丘脑中有许多差异表达基因。这些基因涉及神经炎症反应、吞噬作用、神经肽信号通路等。其中，小胶质细胞激活相关基因表达增加，神经元相关基因表达减少。
• 神经元 Mettl3 缺失降低 NPY 并激活 STAT3 通路：Mettl3 缺失导致丘脑 NPY 表达显著下降，且 Mettl3 与 NPY mRNA 的结合以及 NPY mRNA 的 m⁶A 修饰水平也降低。同时，cKO 小鼠丘脑的 JAK - STAT3 通路被激活，这可能与小胶质细胞激活和神经炎症有关。
• 异位 NPY 表达改善睡眠行为：研究发现 NPY 在清醒 - 睡眠周期中呈动态变化。外源性表达 Mettl3 和 NPY 能够抑制 cKO 小鼠丘脑中小胶质细胞和星形胶质细胞的激活，减少神经元丢失，恢复紊乱的睡眠行为。

研究结论和讨论部分指出，Mettl3 通过调节 NPY 在睡眠行为调控中起着关键作用。Mettl3 缺失引发小胶质细胞和星形胶质细胞激活、神经炎症以及神经元丢失，进而影响睡眠。NPY 作为重要的神经肽，在维持微胶质细胞稳态和调节睡眠方面具有重要意义。这一研究不仅揭示了 Mettl3 - m⁶A - NPY 轴的作用，还为睡眠障碍的研究提供了新的靶点和理论依据，有助于开发针对睡眠障碍的新疗法，为解决睡眠相关问题带来了新的希望。