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想睡个好觉?可能由基因决定

2016/04/02 来源:生物通
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导读
果蝇的睡眠习惯与人类非常相似。它们大部分的睡眠是在夜间,某些药物和兴奋剂(如咖啡因)可能会影响它们的睡眠,而且,如果它们的睡眠比较糟糕,甚至可能会影响它们的记忆力。根据一项新的研究表明,一个保守基因translin,作为睡眠的一个调节因子,可响应代谢变化。


果蝇的睡眠习惯与人类非常相似。它们大部分的睡眠是在夜间,某些药物和兴奋剂(如咖啡因)可能会影响它们的睡眠,而且,如果它们的睡眠比较糟糕,甚至可能会影响它们的记忆力。但是,果蝇能告诉我们关于“睡眠不足与代谢疾病(如糖尿病、肥胖)、血糖水平之间的联系”的什么信息吗?根据一项新的研究表明,果蝇的确可以告诉我们很多这方面的信息,这项研究首次发现,一个保守基因——translin,作为睡眠的一个调节因子,可响应代谢变化。

这项研究的结果,由佛罗里达亚特兰大学的研究人员牵头,将发表在4月4日的《Current Biology》杂志。这项研究指出,translin是睡眠和代谢状态一个必不可少的整合因子,对于理解因环境挑战引发的睡眠剥夺的神经机制,具有重要的意义。

在人类中,急性睡眠不足与食欲增加和胰岛素不敏感有关,而长期睡眠不足的人更容易患上肥胖、代谢综合征、2型糖尿病和心血管疾病。相反,代谢状态对于调节睡眠和我们的身体生物钟,有着强有力的影响。

本文通讯作者、FAU生物科学系副教授Alex C. Keene博士指出:“对于人类来说,睡眠和进食是紧密联系在一起的,任一个过程受到病理干扰,都会引发代谢相关疾病。尽管普遍存在证据表明,睡眠不足和代谢功能障碍之间存在相互作用,但是,我们对于这种相互作用的分子基础,以及这些过程在大脑中是如何整合的,还知之甚少。”

当果蝇饥饿时,它们睡的更少,因为它们为了寻找食物,会牺牲睡眠。在这项研究中,Keene和他的合作者利用果蝇,在睡眠和觅食之间创建了各种场景,每次测试一个基因,以确定哪些基因并没有影响它们的睡眠。他们进行了一种神经系统特异性的RNAi筛选,以识别使饥饿果蝇保持清醒所需的基因。他们发现,当敲除神经元中的translin之后,可导致饥饿的果蝇睡眠如同饱食后一样良好。他们也观察到,当处于饥饿模式时,如果果蝇携带translin的一个无效突变时,同样也无法抑制睡眠。

研究人员给果蝇提供特定的饮食,并测量了它们的睡眠,以及糖原、甘油三酯和游离血糖的水平。

本文共同第一作者、博士生Kazuma Murakami指出:“虽然许多基因已被确定为睡眠或代谢状态的遗传调控因子,但是我们的研究表明,越来越多的证据表明,translin的功能是作为这些过程的一个独特的整合因子。我们也表明,睡眠的一般调节,并不需要这个基因。此外,我们现在知道,存储在突变果蝇中的能量是正常的,饥饿诱导的睡眠抑制表型,并不是由于增加了的营养储存。”

本研究的结果提供了重要的证据表明,饥饿的知觉或刺激饥饿相关行为,并不需要translin,但是,在缺乏食物时,刺激清醒就需要translin。Keene说:“确定了睡眠-饮食相互作用的调控基因,可以为‘大脑如何整合并控制复杂行为的表达’,提供重要的见解。”

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