根据宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的最新研究，一种被认为可以保护脑细胞免受阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等神经退行性疾病的重要生物学机制也可能与调节睡眠有关。研究人员发现，果蝇和斑马鱼的睡眠也需要一种有助于防止脑细胞中异常蛋白质聚集体积聚的信号通路。这种机制存在于两个进化上相距遥远的物种中这一事实表明它也可能存在于人类中。
长期以来一直存在令人费解的暗示，即睡眠不足和睡眠障碍与神经退行性疾病有关，今天在线发表在《当代生物学》(Current Biology)上的研究结果揭示了这种联系的一种可能解释。如果将结果扩展到人类，他们将为开发针对睡眠障碍和神经退行性疾病的新策略指明方向。
首席研究员、睡眠与时间生物学研究副教授 Nirinjini Naidoo 博士说：“睡眠碎片化的特点是重复性短暂的睡眠中断，是白天过度疲劳的最常见诱因之一，尤其是在老年人中。” .“既然我们知道了一个参与睡眠调节的主要途径，我们就可以将其作为目标，以潜在地改善碎片化睡眠。”
近年来的研究表明，长期睡眠不足会增加患阿尔茨海默氏症的风险，而患有阿尔茨海默氏症的人出现睡眠障碍的风险也会增加。睡眠障碍也是帕金森病、肌萎缩侧索硬化症 (ALS)、额颞叶痴呆和其他神经退行性疾病的常见特征。
神经退行性疾病的潜在过程如何与睡眠障碍相关联一直不清楚。但一个暗示来自实验室动物的发现，即大脑在睡眠期间启动“蛋白质稳定”过程，清除异常和潜在有害的蛋白质聚集体，例如那些在神经退行性疾病中使大脑混乱的蛋白质聚集体。
在这项新研究中，Naidoo 和她的同事们仔细检查了一个重要的蛋白质稳定过程，称为 PERK信号通路，该过程响应不需要的蛋白质聚集体的积累，导致细胞暂时停止大多数蛋白质的组装。科学家们发现，当他们使用阻断该通路关键成分的小分子化合物抑制果蝇或进化距离较远的斑马鱼的 PERK 信号时，两组动物的睡眠都比正常少得多。在果蝇中用基因技术阻断 PERK 产生了类似的结果，而反过来——迫使 PERK 过量产生——使果蝇睡得更多。
博士候选人 Sarah Ly 检查了果蝇中产生关键觉醒促进激素的微小神经元群，发现在夜间敲低这些神经元中的 PERK 足以让果蝇睡得更少，而过量产生 PERK 会使它们睡得更多。在这些神经元的一个子集中，研究人员能够验证增加或减少 PERK 具有抑制或释放觉醒激素产生的作用。“这增加了睡眠的 PERK 调节发生在多个大脑回路中的可能性，”Ly 说。
这一发现标志着科学家们首次确定了一种特定的双向生物学机制，将睡眠与蛋白质稳态联系起来。研究结果还指出，清醒可能会增加脑细胞中蛋白质聚集体的积累，从而导致更多的 PERK 信号传导。这最终有助于通过强制睡眠和允许有效的蛋白质管家发生来逆转脑细胞压力。
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