白天工作学习裂开的DNA,只有睡眠才能修复

来源:医生在线 时间:2021/12/02 17:39 阅读:226
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  为什么人类一生1/3的时间都在床上度过?在进化过程中,睡眠对于所有具有神经系统的生物来说都是普遍且必不可少的。但问题是,睡眠会导致更容易被猎杀。为什么动物会在捕食者的持续威胁下仍然要睡觉,以及睡眠如何影响我们的大脑,至今仍然是个谜。
  我们普遍的感觉是,睡眠是一件不可抗拒的事情,即便通过咖啡等饮品获得更长时间的清醒,但困倦感却会越来越重。因此睡眠不可能轻易通过药物来剥夺,这也暗示着睡眠本身就有维系生存的必要性。

  曾有研究显示,当我们清醒时,体内的睡眠压力会积聚。我们保持清醒的时间越长,这种压力就会增加,而在睡眠期间会下降,在一夜好眠后会降至低。

  是什么导致体内的睡眠压力增加到我们觉得必须睡觉的水平,晚上会发生什么将这种压力降低到我们准备开始新的程度?或者说,睡眠压力的本质是什么?

  科学家将目光投向了生命的核心——DNA。但DNA时时刻刻面临着断裂的危险,在我们白天辛勤学习或工作的时候,DNA就会出现大量的断裂,某些药物如奥沙利铂等也会通过诱导DNA断裂来促使细胞死亡。但是学习和工作诱导的DNA断裂并不是毫无意义。由于DNA实在太过繁复,为了更加地让需要的基因快速表达,DNA会在特定位点断开,这样使得学习和工作需要的蛋白得以迅速合成。

  研究发现,工作学习的时间越长,注意力越是长时间集中,下来断裂的DNA就会越多。虽然它们保证了的运转,但是这样的机制显然遗害无穷。断裂的DNA就像是一颗定时炸弹,随时可能导致细胞死亡或者发生癌变。

  近期MolecularCell杂志上发表了一项新研究,以色列的研究人员通过研究斑马鱼的睡眠机制发现,这些断裂的DNA会在睡眠过程中被修复,从而朝着解开睡眠谜团迈出新的一步。

  研究团队发现,神经元中的DNA损伤在清醒期间会持续累积。当你沉迷于“996”时,大脑中过度的DNA损伤已经达到必须要降低的危险水平。

  为了制造更多的DNA断裂,研究人员使用辐射等手段在斑马鱼中诱导了DNA损伤,以检查它如何影响睡眠。斑马鱼具有夜间睡眠的特性,也有与人类相似的简单大脑,是研究这种现象的模式生物。

  实验表明,在某个时刻DNA损伤的积累达到了大阈值,并且睡眠压力增加到一定程度,以至于触发了睡眠的冲动,鱼就会进入睡眠状态。随后的睡眠了DNA修复,从而减少了DNA损伤。

  在证实累积的DNA损伤是驱动睡眠的因素后,研究人员渴望了解是否有可能确定斑马鱼需要睡眠的短时间。他们发现,每晚6小时的睡眠足以减少DNA损伤。如果睡眠不足6小时,DNA损伤就不会充分减少,斑马鱼即使在白天也会继续睡眠。

  接下来,研究人员需要弄清楚大脑中告诉我们需要睡眠以DNA修复的分子是什么?他们发现PARP1蛋白在其中至关重要。

  PARP1是DNA损伤修复系统的一部分,是早做出反应的蛋白质之一。PARP1会标记细胞中的DNA损伤位点,并招募其他分子一起来修复DNA损伤。

  通过分子生物学实验,研究人员发现增加PARP1不仅可以睡眠,还可以增加睡眠中DNA的修复。相反,减少PARP1会让斑马鱼意识不到自己需要睡觉,也没有发生DNA损伤修复。

  进一步的研究使用脑电图在小鼠身上进行测试。就像斑马鱼一样,PARP1活性的抑制降低了非快速眼动睡眠的持续时间和质量。这说明PARP1能够告诉大脑它需要睡眠,否则它将面临危险。
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