脑DNA损伤分子“报警”信号

　　

为什么你累的时候总是感到困倦?新的研究发现，身体发出的睡眠信号实际上是大脑DNA受损发出的“警报”。

睡眠对所有动物都是必不可少的，但每天的睡眠时间因物种而异。

成年人类每天睡7-8个小时，树懒睡20个小时，自由漫游的野生大象只睡2个小时。

对人类来说，我们生命中三分之一的时间都需要用来睡觉。当我们筋疲力尽的时候，只要睡得好，就可以充满活力地开始新的一天。

那么，我们如何知道我们需要睡眠，以及夜间睡眠帮助身体修复的机制是什么？这些仍然是未解之谜。

以色列巴伊兰大学生命科学学院和多学科大脑研究中心的Lior app elbaum团队在《分子细胞杂志》上发表了一项名为Parp1促进睡眠的新研究，该研究增强了神经元DNA修复，旨在解开这一谜团。这一谜团向前迈出了一步。

研究人员发现了斑马鱼的睡眠机制，并在小鼠身上获得了证据支持，发现DNA损伤是睡眠的稳态驱动因素，Parp1通路可以感知这种细胞压力并促进睡眠和修复活动。

 

 

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睡眠可以修复神经元DNA损伤

 

当我们清醒时，神经元中的DNA损伤会逐渐累积。这种损伤可以由多种因素引起，包括紫外线、神经元活动、辐射、氧化应激和酶反应错误。在睡眠和清醒时，每个细胞中的修复系统会纠正DNA断裂。

然而，神经元中的DNA损伤在清醒时持续累积，大脑中的DNA损伤过度会达到危险的水平，因此必须减少DNA损伤。这项研究表明，睡眠可以激活DNA修复系统，促进有效的修复，帮助我们“重新开始”新的一天。

在一系列的实验中，研究人员试图确定DNA损伤的积累是否可能是触发睡眠状态的驱动因素。

使用辐射，以及光学药理遗传多样性的学习实验方法，诱导斑马鱼的DNA损伤，以评估它们如何影响睡眠斑马鱼。

斑马鱼非常透明，它的大脑和夜间睡眠与人类相似，是研究这一现象的完美模型生物。

实验表明，随着DNA损伤的增加，睡眠需求也会增加。

在某一时刻，DNA损伤积累达到最大阈值，睡眠(稳态)压力增加到一定水平，从而触发睡眠冲动，鱼类进入睡眠状态。

随后的睡眠促进了DNA修复过程，从而减少了DNA损伤。

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多少小时的睡眠才足够?

没有什么比一夜好眠更重要的了。在确认积累的DNA损伤是驱动睡眠过程的一个因素后，研究人员进一步确定了斑马鱼减少睡眠压力和DNA损伤的最短时间。

和人类一样，斑马鱼对光线的干扰非常敏感，所以研究人员逐渐减少夜间的黑暗时间。在检测DNA损伤和睡眠后，确定每晚6小时的睡眠足以减少DNA损伤。

令人震惊的是，当晚上睡眠少于6个小时时，DNA损伤并没有完全减少，斑马鱼白天还会继续睡觉。

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PARP1可以发出“该睡觉了”的信号

为了促进有效的DNA修复，大脑需要告诉我们该睡觉了。潜在的机制是什么?

PARP1蛋白是DNA损伤修复系统的一部分，是最早反应迅速的蛋白质之一。PARP1标记细胞中的DNA损伤位点，并招募所有相关系统来消除DNA损伤。

根据DNA损伤，PARP1在DNA断裂部位的积累在清醒时增加，在睡眠时减少。

通过基因和药物调控，PARP1的过表达和敲除表明增加PARP1不仅能促进睡眠，还能促进睡眠依赖修复。

相反，抑制PARP1会阻断DNA损伤修复的信号。有趣的是，这些鱼并没有完全意识到它们累了，没有睡觉，也没有进行DNA损伤修复。

为了进一步证实对斑马鱼的研究结果，研究人员与特拉维夫大学的Yuval Nir教授合作，利用脑电图检测PARP1在调节小鼠睡眠中的作用。与斑马鱼实验结果一样，抑制PARP1活性会减少非快速眼动睡眠的持续时间和质量。“为了进行DNA修复，PARP1通路可以向大脑发送信号，让我们知道我们需要睡觉。”

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总结

 

在这项研究中，我们发现DNA损伤是睡眠的稳态驱动，而PARP1通路可以感知这种细胞压力，提醒我们可以睡觉，并在睡眠中进行DNA修复。

清醒时，神经元中DNA损伤的积累会增加疲劳。PARP1蛋白(黄色头盔)充当“天线”，感知并标记细胞中的DNA断裂，驱动睡眠，并招募修复系统。

在睡眠期间，DNA修复系统会修复休息时间，让新的一天重新开始。红色是细胞体，蓝色是核仁，绿色是DNA损伤部位。(由David Zada博士提供)

这些最新的发现在单细胞水平上详细描述了睡眠的“生成链”。这种机制也可以用来解释睡眠障碍、衰老和神经退行性疾病(如帕金森氏症和阿尔茨海默氏症)。之间的链接。

虽然目前的研究仍处于斑马鱼和小鼠模型的阶段，但“未来的研究将有助于将低等无脊椎动物的睡眠功能应用于人类。”

 

 

 

来自身体的睡眠信号实际上是大脑DNA受损的“警报”

(来源:互联网,仅参考)

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