您现在的位置是:首页 >新闻频道行业动态 2019-09-08 09:52:07

基因与家庭成员中需要较少睡眠的需求相关联

睡眠对于生存至关重要,许多疾病与长期睡眠质量差有关。加利福尼亚大学旧金山分校(UCSF)的研究人员现在已经确定了一个家庭成员的基因突变,他们需要的睡眠时间远远少于平均水平。该研究小组报告了他们在啮齿类动物中进行相同突变的研究,结果表明这些研究结果可能最终导致治疗睡眠相关疾病的药物靶点。

“值得注意的是,我们对睡眠知之甚少,因为普通人花费了三分之一的时间来做这件事,”加州大学旧金山分校的神经学家,该论文的两位资深作者之一LouisPtáček博士评论道,该论文发表在神经元。“这项研究是一个激动人心的新前沿,它让我们能够剖析大脑中电路的复杂性以及导致睡眠和觉醒的不同类型的神经元。”该团队的论文标题为“ β1-肾上腺素能受体影响的罕见突变 ” 睡眠/唤醒行为 s。“

人们一直认为睡眠行为受身体生物钟和睡眠调节途径之间的相互作用调节。作者指出,已知人类的睡眠模式存在一些遗传因素。“在人类中,人群中基因遗传睡眠特征的变化已经被认识很长一段时间。不同物种睡眠的方式和时间各不相同 人类倾向于睡一个巩固期,而老鼠会在24小时内睡觉,在光照期间比在黑暗期间睡得更多。

科学家此前已经确定了影响人类睡眠时间的基因变异,并证实具有相同遗传变异的小鼠模型也倾向于反映相同的睡眠行为。“睡眠时间很大程度上受到生物钟的影响,生物钟经过深入研究,现在我们对如何在分子水平上调节时钟有了大量且不断增长的知识。另一方面,我们对人类睡眠稳态调节的理解滞后,“他们写道。

正如该团队指出的那样,识别参与调节人类睡眠持续时间的基因将提供一种独特的方式来增加对人类睡眠稳态和调节至关重要的基因和途径的知识。在他们报道的研究中,研究人员搜索了人们自然睡眠的突变,每晚只有4-6个小时(自然短暂睡眠; NSS),这个数字低于平均水平,但仍会感觉良好休息。他们写道,研究人员之前的研究已经确定了一种基因,当它发生突变时,导致携带者“在他们的整个生命中每晚睡6小时而没有明显的负面影响”。“DEC2中的另一个突变后来被报道为一个人,他是一个短睡眠者,能够抵抗睡眠剥夺,每晚睡眠时间比正常时间短。”

对于他们在Neuron报道的研究,该团队对在家庭中运行的NSS特别感兴趣。他们解释说:“尽管NSS在一般人群的散发病例中早已被认可,但家族性NSS仅在2009年首次报道,因此可以利用人类遗传学来识别新的睡眠基因。”

他们的研究确定了一个家庭表现出家族性自然短暂睡眠(FNSS),其中携带非常罕见的β1肾上腺素受体变体(ADRB1)的个体,这是一种G蛋白偶联受体(GPCR)。携带这种ADRB1基因变体的家庭中的个体每晚仅睡眠约6小时 - 比平均时间少约2小时 - 对其日间功能没有任何影响。

使用遗传连锁研究和全外显子组测序鉴定基因变体。“在人群中,这是一种罕见的突变,根据Exome Aggregation Consortium数据库,发病率为4.028 / 100,000,”研究人员表示。

确定了ADRB1后,该团队首先评估了其在实验室培养细胞中的作用。“我们想确定这些突变是否与野生型相比引起任何功能改变,”共同资深作者Hing-Ui Fu博士说。“我们发现这个基因编码β1-肾上腺素能受体,并且蛋白质的突变体版本稳定性较差,改变了受体的功能。这表明它可能会对大脑产生功能性影响。“

研究人员接下来研究了该变体在小鼠模型中的作用,发现携带ADRB1变体的动物每24小时平均比对照小鼠睡眠少55分钟。进一步的分析表明,ADRB1基因变异在背侧脑桥(DP)中高水平表达,背部脑桥是脑干的一部分,参与潜意识活动,如呼吸,眼球运动和睡眠。他们在活小鼠中使用荧光信号传导技术的研究表明,大脑这个区域的正常ADRB1神经元在觉醒期间以及REM(快速眼动)睡眠期间更活跃,但在非快速眼动睡眠期间未被激活。“我们发现这种受体在背桥中高度表达并且这些ADRB1 + 在快速眼动(REM)睡眠和觉醒期间神经元是活跃的,“研究人员报告说。

具有突变基因的神经元比其正常对应物更活跃,这可能有助于缩短睡眠时间。“在该区域通过钙成像测量的神经元活动表明,DP中的ADRB1 +神经元是唤醒和REM睡眠活跃的,”作者说。“ DP中的ADRB1 +神经元改变了他们在睡眠 - 觉醒状态中的人口活动,并为他们参与睡眠和觉醒的调节提供了机制框架。”

“另一种证实蛋白质作用的方法是使用光遗传学,”傅解释道。“当我们使用光来激活ADRB1神经元时,小鼠立即从睡眠中醒来。”Ptáček承认,研究的局限性在于老鼠自然会表现出与人类不同的睡眠模式。“但是,研究人类睡眠也具有挑战性,因为睡眠既是一种行为,也是生物学的一种功能,”他说。“我们喝咖啡,熬夜,做其他违背我们自然生物倾向的事情。”

研究人员表示,他们的研究结果支持ADRB1突变在FNSS中的“致病”突变以及DPβARs在睡眠/觉醒行为调节中的作用。“这反过来又为进一步探索β1-AR的机制和潜在药物靶点提供了机会,用于治疗睡眠相关疾病。需要做更多的工作来剖析睡眠/唤醒调节的复杂电路。“

研究人员计划研究ADRB1蛋白在大脑其他部位的功能。他们还在寻找其他家族可能更重要的其他基因。“睡眠很复杂,”Ptáček指出。“我们不认为大脑中有一个基因或一个区域告诉我们的身体睡觉或醒来。这只是众多部分中的一个。“

傅建议说,这项工作最终可能有助于科学家开发新型药物来控制睡眠和觉醒。“睡眠是我们做的最重要的事情之一,”她说。“睡眠不足与许多疾病的发病率增加有关,包括癌症,自身免疫性疾病,心血管疾病和阿尔茨海默病。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。

相关文章