关于基因与睡眠相关的几个故事

SLEEPING

人类有将近三分之一的时间在沉睡中度过。根据世界卫生组织的统计,全球27%的人,存在睡眠问题,约3亿人,正在遭受睡眠问题困扰。但睡眠仍然是生物学中最持久的谜团之一。

早睡早起基因

早睡早起是养生学家经常提倡的一种健康的生活方式,但令人惊奇的是,如果早睡早起超过了一定的度,那就可能是一种病了。某些早睡者的生物钟比常人要提前四五个小时,这引起了各领域科学家的关注

早在2003年,美国犹他大学研究人员发现犹他州一个家庭的四代人都有典型的早睡综合症。研究人员普泰塞克说,这家人是非常极端的早睡早起者,俗称“晨鸟症”型人,他们说。的睡眠时间和深度与常人无异,不同之处是每到下午就困倦,晚上七时就不得不爬上床,第二天凌晨二时左右醒来,全家并不感到有何不妥。

普泰塞克和琼斯等人研究了这家人的基因样本,发现第二条染色体上负责制造一种名为hPer2蛋白的基因(该基因对根据光线重新设置身体中心时钟至关重要)核酸分子如果发生千分之一的改变,一种动物体内广泛存在、并与包括睡眠在内的各种周期性现象有关的催化蛋白作用方式就会改变,正是这种改变把这个家族变成了“百灵鸟”。

加州大学旧金山分校的华人女学者傅颖慧(Ying-Hui Fu) 将“晨鸟症”者的这种基因植入小鼠体内,结果发现,小鼠的生物钟也出现了变化,正常的小鼠是在关灯后半个小时开始活动,可现在却在关灯前四个小时,小鼠就开始表示出烦躁不安,生物钟明显是提前了。傅颖慧进一步发现,突变的Period 2(Per2)时钟基因不能被另外个本身应该控制它的酶所修饰。这种失控导致Per2信号拷贝数的减少以及睡眠模式的改变。

科学家们称“晨鸟症”者为“家族性睡眠时相提前综合症(familial advanced sleep phase syndrome,FASPS)”。对PER2作用的理解增强了我们治疗人类相关疾病的信心,“总有一天,一些不适应飞行时差、轮班睡眠疾患的人只需要服用一片药就可以恢复正常。” 傅颖慧对记者说。

  短眠基因

既往的研究都认为,睡眠与心血管疾病风险,或者全因死亡风险之间的关系,是一种“U型”或者“J型”曲线:一般认为7-8小时的睡眠最佳,与之相比,不足6小时或超过9小时的睡眠都会增加CVDs及死亡风险。人类不同年龄的睡眠时间是不同的,婴儿的睡眠时间为18-20小时,幼儿需要9~12小时,学童需要9~10小时,成人需要7~9小时,老年人需要6~8小时,大于80岁的老年人需要9~10小时。

传说拿破仑一天只睡四小时,就能保持一颗清楚的脑袋管理国家大事,甚至还有闲暇时间培养个人兴趣。科学家发现,像拿破仑一样的“短眠者”还大有人在。他们不仅一天只需要睡四到五个小时,精力或体力也都比一般人旺盛!

《达人的短眠熟睡法》(藤本宪幸着)一书认为,人类进入睡眠时大略分为三个进程:浅层睡眠期、深层睡眠期以及做梦期。最有效的睡眠主要发生在深层睡眠,有助于记忆力和体力的提升。“短眠法”是养成短时间进入深层睡眠的习惯,也就是缩短浅层睡眠的时间。

1996 年,加州大学旧金山分校、睡眠实验室华人女学者傅颖惠教授遇见了一名老妇人,声称自己一辈子的睡眠时间都很短。她晚上六点就想睡觉、凌晨一点就会自动起床,大大影响家庭生活。直到妇人六十九岁时,发现两个孙女发生跟自己一样的状况,于是担心她们是否也会深受其扰。

傅颖慧以人类遗传学的方法研究睡眠,找到了拥有短眠基因的大家族。这项发布不仅引起国际媒体关注,也吸引许多“短眠者”前来参与傅嫈惠的睡眠实验室。

自从研究发布后,询问信件如雪片般飞进傅嫈惠的信箱,大部份都是在询问她成为短眠者的方法。但傅嫈惠都直接回答:“目前没有任何安全的办法。”她说,睡眠所造成的结果,必须经过几十年的研究才能看见。每个短眠者突变的基因都不一样,就连正常人的睡眠基因都有些微的不同。

生命诚可贵,睡眠不可抛。中国台湾地区阳明大学睡眠实验室主持人、脑科所教授杨静修说,浅眠对人体的确切功能不清楚,不该随意自我剥夺。政大睡眠实验室主持人、心理系教授杨建铭认为:“有人以为自己学得会短睡,其实是在积欠睡眠债。” 科学家们还指出,睡得少一点虽然可以节省时间,让你多做点事,但同时已经降低脑袋想做事的欲望和动力。限制自己的睡眠会降低行为效率。

  为什么人在生病时更容易患困

2019年2月1日,顶尖学术期刊 Science 杂志发表了一项来自宾夕法尼亚大学和哈佛大学合作的最新研究成果。

该研究团队通过研究超过12000个果蝇品系,发现了一个叫做nemuri的调控睡眠的基因。nemuri基因在大脑中表达一种抗菌肽,在被感染后提高睡眠时长和深度,并对抗感染,增加抵抗力和存活率。

这一发现也解释了为什么人类在生病时会更容易困,这种生病时的睡眠增加并不是疾病直接导致的。NEMURI蛋白抵抗感染,很可能才是睡眠睡眠增加的真正驱动力。

为了找到新的与睡眠相关的基因,该研究团队在成年果蝇的神经系统中过表达了8000多个基因,并评估它们对睡眠的影响。最终,只有nemuri基因会增加睡眠时间和深度。

NEMURI蛋白是一种分泌型蛋白,具有直接的抗菌特性,因此它是一种真正的抗菌素。人类拥有超过100种不同的抗菌肽,因此这项工作也表明,人类抗菌肽很可能具有类似的诱导睡眠特性,具有潜在的临床意义。

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