睡个好觉真的很重要!只有睡觉,才能修复DNA损伤

2021
11/25

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医诺维
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睡眠是人体的一种修复过程,可以恢复精神和解除疲劳。人的一生中,大约三分之一的时间是在睡眠中度过,良好的睡眠是国际社会公认的三项健康标准之一,而睡眠时间过短或睡眠不佳均会影响健康。

睡眠是人体的一种修复过程,可以恢复精神和解除疲劳。人的一生中,大约三分之一的时间是在睡眠中度过,良好的睡眠是国际社会公认的三项健康标准之一,而睡眠时间过短或睡眠不佳均会影响健康。

在中国,超3亿人存在睡眠障碍、成年人失眠发生率高达38.2%、超9成小学生睡眠时长未达标,也就是说,有超过3亿中国人存在睡眠障碍,而且这一数据还在逐年上升中。

从线虫、果蝇到人类,睡眠对于所有拥有神经系统的动物来说都是不可或缺的。尽管在睡眠时,丧失警惕的动物更容易被捕食,它们为什么即使是冒着死亡的风险也要睡觉?

2021年11月18日,以色列巴伊兰大学的研究人员在" Molecular Cell "期刊上发表了一篇题为" Parp1 promotes sleep,which enhances DNA repair in neurons "的研究论文,该研究从细胞水平揭示了为什么需要睡觉。

该研究表明,在清醒时,神经元DNA损伤的积聚会增加睡眠压力,在睡眠期间,细胞内进行了有效的DNA修复,会降低这种压力

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清醒状态下,受紫外线照射、神经元活动、辐射、氧化应激等因素的影响,DNA损伤在包括神经元在内的细胞内积累,这其中就包含了DNA双链断裂。DNA损伤积累,会对机体健康造成严重影响,诱发认知衰退、癌症等。

在该研究中,研究人员利用斑马鱼进行了一系列实验。斑马鱼具有绝对的透明度、夜间睡眠和与人类相似的简单大脑,是研究的完美受体。

通过紫外线辐射、药理干预和光遗传学,使斑马鱼保持清醒状态,诱导斑马鱼的DNA损伤。随后,研究人员检测了斑马鱼神经元中DNA双链断裂的情况。

研究发现,清醒时,神经元中DNA双链断裂显著增多随着DNA损伤的增加,睡眠的需求也会增加。而到了某个时刻,DNA损伤积累达到某个值时,触发了睡眠的冲动,斑马鱼就进入睡眠状态。随后的睡眠促进了DNA修复,减少了DNA损伤。

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清醒与睡眠阶段的DNA断裂与修复

在证实了累积的DNA损伤是驱动睡眠的因素后,研究者进一步找到了斑马鱼为了减少睡眠压力与DNA损伤所需的最短睡眠时间。

研究发现,每晚6小时的睡眠足以减少DNA损伤。令人震惊的是,在睡眠不足6小时的情况下,DNA的损伤不能充分减少,导致斑马鱼白天也睡觉。

那么,具体又是大脑中的什么机制参与了这个过程呢?

研究人员通过荧光标记了修复蛋白等方法,发现了一种名为PARP1的蛋白质在相关神经机制中扮演者关键角色。蛋白质PARP1是DNA损伤修复系统的一部分,是最先快速反应的蛋白质之一。

研究发现,PARP1在DNA断裂位点的聚集性在清醒时增加,在睡眠时减少

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睡眠时DNA修复

通过基因和药理学的调控,PARP1的过度表达和敲除不仅表明PARP1的增加促进了睡眠,而且还增加了睡眠依赖性修复。相反,PARP1的抑制阻断了DNA损伤修复的信号。

为了加强对斑马鱼的研究,研究人员利用小鼠进一步测试了PARP1在调节睡眠中的作用。与研究结果一致,PARP1活性的抑制减少了非快速眼动睡眠的持续时间和质量。

总之,该研究从细胞水平揭示了为什么需要睡觉,证实了大脑需要睡眠来促进DNA修复活动,并表明PARP1标记细胞中的DNA损伤位点,并招募所有相关系统清除了DNA损伤。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.10.026

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关键词:
睡眠,DNA,损伤,研究,PARP

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