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睡眠是良藥:睡得好,免疫力及抗感染力強!

睡眠迄今為止仍是生物學上最大的謎題之一。是什麼驅使我們必須要睡覺?對此我們幾乎一無所知。最近,美國學者在果蠅中找到了一種睡眠促進分子。

即使卑微如果蠅也需要睡覺。美國賓夕法尼亞大學派拉蒙醫學院的Hirofumi Toda等在篩查了約1.2萬個果蠅品系後,發現了一種睡眠促進分子NEMURI(這個詞讀起來像是日語里的「睡眠」),這種蛋白由nemuri基因(簡寫為nur)編碼。NEMURI(簡寫為NUR)是一種由神經元分泌的抗菌肽,同時兼具促進睡眠的作用。NUR的過表達有助於果蠅度過細菌感染的難關,存活下來,還能增加睡眠,從而進一步抵抗感染。由此可見,NUR有兩方面的功能。

我們把人生1/3的時間都花在了睡眠上,但睡覺的目的是什麼?背後又是什麼機制在驅動這一過程?這些問題一直懸而未決,是神經科學研究中頗具挑戰的課題。

我們都有這樣的體會——生病的時候,會有睏倦感襲來、令人昏昏欲睡。你可能會認為這是你所感染的病原體造成的,但事實並非如此,其實是你自身的免疫和神經系統釋放出的信號分子帶來了綿綿睡意。這是美國賓夕法尼亞大學派拉蒙醫學院學者近期的發現。

該學院的Hirofumi Toda等發現了果蠅體內分泌的一種抗菌肽NEMURI(即NUR),它不僅能抗感染,還有促進睡眠功能,從一個側面展示出了睡眠和免疫之間的相互作用。

為了找到新的睡眠調節因子,Hirofumi等讓成年果蠅神經系統中的8000種基因過表達,看哪些基因會帶來睡眠的改變。他們從中只發現了一種基因會讓總睡眠量增加,而且在不同果蠅品系都是如此,他們借鑒了日語中睡眠一詞的發音(眠る:ne mu ru),將之命名為nemuri。

nur的過表達會讓果蠅很難從睡眠中醒轉,即使有外界刺激時也不易醒來。相反,nur失活的果蠅容易醒,而且之後很難入睡。這樣的實驗結果表明:nur參與到了睡眠穩態的調節中。

之後,Hirofumi等又在其他有機體中尋找類似於NUR的蛋白,結果有了令人吃驚的發現。他們發現NUR與魚中的一類抗菌肽極為相似,證實NUR具有直接抗菌作用,因而是名副其實的抗菌肽。除了增加睡眠,nur在神經系統的過表達還讓果蠅能渡過細菌感染難關。

生病時,NUR會誘發睡眠

【果蠅體內的NUR有直接抗菌作用,而且在腦外合成的NUR很可能參與到了固有免疫中。感染、睡眠剝奪,及其他應激壓力下,果蠅腦中的一對神經元會產生NUR,並聚集於促進睡眠的腦區——背側扇形體(dorsal fan-shapedbody,dFSB)。】

感染時多睡覺對機體是種保護。我們都有這樣的體驗:一夜好眠後身體和精神都得到了恢復。動物實驗證實了這一點。曾有薈萃分析顯示:暴露於等量病原體的兔子,睡得多的更有可能存活下來。無獨有偶,此前對果蠅和小鼠的研究也顯示:感染髮生後,睡眠更多的動物存活率更高。如果說這些觀察性研究、關聯性研究還無法證實因果關係的話,那麼NUR的發現則是從機制上明確地將感染後睡眠的增加和存活幾率的增加聯繫了起來——這種調節正常睡眠穩態的分子在感染髮生時被誘導表達出來,讓睡眠增加,同時直接發揮抗菌作用。除了在大腦中表達,NUR在全身都有表達,而且這種表達很少受外界影響,只有在腦部,NUR的表達才需要感染或者睡眠剝奪的誘導。NUR的廣泛表達可能是機體免疫防禦的一部分,發揮其抗菌肽的作用,而在腦部的表達具有特殊的意義——讓動物在睡眠剝奪或者生病的時候去睡覺。

睏倦、疲勞和萎靡不振是多種疾病的前兆,比如焦慮、抑鬱,而且也讓人不易從感染、損傷,或手術中恢復過來。或許可以推測,這些癥狀的出現很可能是由於正常的應激誘導的睡眠出現了問題。

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