睡眠周期影响干细胞活性 / 开普饭

美国天普大学医学院等单位的研究人员通过对果蝇的研究发现，睡眠-觉醒周期改变的同时，干细胞活性也随之改变，睡眠时间缩短，干细胞分裂增加。而睡眠-觉醒周期受昼夜循环节律影响，因此，这一发现将环境昼夜节律、有机体行为和由干细胞介导的组织完整性的维持联系了起来。

我们的生存环境在不断改变，但唯一几乎不变的是昼夜交替。光线在1天24小时中的节律性改变，直接或通过内源性生物钟协调着许多生物学功能，包括基因表达、酶活性、各种细胞过程和行为表现，从而促使有机体适应环境。所有多细胞有机体日常需要完成的一项关键任务就是通过活性成体干细胞来维持组织动态平衡。成体干细胞通过规律的有丝分裂使有机体内的细胞得到更新，从而维持组织的完整性、确保其功能。既往研究显示，干细胞的活性受局部、全身及环境三种信号的影响。

美国天普大学医学院联合宾夕法尼亚大学Perelman医学院的研究人员，共同研究了昼夜循环这个环境条件对成体干细胞细胞分裂周期的调节作用。利用一种经典的干细胞系统——果蝇精原干细胞巢，研究人员探讨了昼夜节律对生殖系干细胞和体干细胞分裂频率的影响，这两者都影响着雄配子的产生。在环境昼夜循环的驱动下，有机体得以形成睡眠-觉醒周期，研究人员还探讨了睡眠-觉醒周期是否也控制着干细胞功能。

果蝇精原干细胞巢位于睾丸顶端，其中有两种很好辨认的成体干细胞——生殖系干细胞（GSCs）和囊祖细胞（CPCs），它们都围绕在支持细胞周围。GSCs和CPCs在自我复制的同时也会分别进一步分化为成精原细胞和囊细胞。两个囊细胞包围一个成精原细胞就形成一个生殖系囊，而这就是精子的发生单位。

研究发现，雄性GSCs和CPCs的分化频率有明显的昼夜变化：白天，有丝分裂增加；夜晚则减少。因此，外部环境光亮-黑暗的交替也驱动着干细胞活性的节律性变化。有意思的是，睾丸中随着光线的转变而产生了数种成分，提示睾丸细胞或许可以直接受光线影响。

睡眠促进因子SSS可维持果蝇的正常睡眠，研究显示，在缺乏这一因子的SSS突变果蝇体内，GSCs分裂率会显著增加，这一效果是通过GABA能信号通路所实现的。GABA（γ氨基丁酸）信号在哺乳动物和果蝇中都有促进睡眠的作用，SSS突变果蝇的GABA水平降低，而当其升高时，突变果蝇的睡眠时间就会得到极大延长，而此时GSC的活性也会略有降低。

该研究提示，睡眠和干细胞调节机制间或许有所重叠，改变睡眠可影响GSC的分裂节律。