新研究發(fā)現(xiàn)一個在患病時促進(jìn)睡眠的基因

人類將近三分之一的時間都在睡眠，但是睡眠仍然是生物學(xué)中最持久存在的謎團(tuán)之一。迄今為止，科學(xué)家們還不知道是什么遺傳或分子力量促使人們需要睡眠。在一項新的研究中，來自美國賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院的研究人員通過研究12000多種果蠅品系，發(fā)現(xiàn)了一個稱作nemuri的基因增加了對睡眠的需求。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年2月1日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“A sleep-inducing gene, nemuri, links sleep and immune function in Drosophila”。

作為一種抗菌肽（antimicrobial peptide, AMP），NEMURI蛋白以其固有的抗菌活性抵抗細(xì)菌。它由大腦中的細(xì)胞分泌，在感染后促進(jìn)長時間的深度睡眠。

論文通訊作者、賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院時間生物學(xué)項目主任、神經(jīng)科學(xué)教授Amita Sehgal博士說，“雖然人們普遍認(rèn)為睡眠和疾病治愈是密切相關(guān)的，但是我們的研究直接將睡眠與免疫系統(tǒng)聯(lián)系起來，并為患病期間睡眠如何增加提供了一種可能的解釋。”

如果缺乏nemuri基因，果蠅在日常睡眠中更容易被喚醒，并且它們對因睡眠剝奪或感染而增加睡眠的迫切需求也減少了。另一方面，增加睡眠需求的睡眠剝奪，以及在某種程度上，感染，都會促進(jìn)nemuri在靠近大腦中一個已知的睡眠促進(jìn)區(qū)域的一小群果蠅神經(jīng)元中表達(dá)。與未感染的對照果蠅相比，nemuri過表達(dá)增加了受到細(xì)菌感染的果蠅的睡眠并導(dǎo)致它們的存活率增加。

為了應(yīng)對感染，NEMURI似乎可以殺死細(xì)菌，最有可能是在果蠅身體的外圍部分發(fā)生的，并通過它在大腦中的作用來增加睡眠。這些研究人員表示，類似NEMURI這樣的多種分子具有多種有助于抵抗感染的功能，不過它的睡眠促進(jìn)作用可能對宿主防御同樣重要，這些因為在患病期間，睡眠增加可促進(jìn)果蠅的存活。

更重要的是，這些研究人員還指出，諸如IL-1之類的細(xì)胞因子與人類睡眠有關(guān)。IL-1的作用途徑與AMP相同，它在長時間的清醒后累積并且似乎促進(jìn)睡眠。在哺乳動物中，細(xì)胞因子能夠誘導(dǎo)AMP產(chǎn)生，但是AMP也可能影響細(xì)胞因子的表達(dá)。鑒于這種相互交織的關(guān)系，這些研究人員得出結(jié)論：NEMURI是免疫功能和睡眠之間的一個工作環(huán)節(jié)。

論文**作者、Sehgal實驗室博士后研究員Hirofumi Toda博士說，“在較高的睡眠需求的情形下，比如當(dāng)我們生病時，NEMURI蛋白是保持正常睡眠的真正驅(qū)動力。在我們的研究工作的下一個階段，我們計劃研究NEMURI促進(jìn)睡眠的作用機(jī)制。”