果蝇的睡眠习惯与人类非常相似。他们的大部分时间都在晚上睡觉,某些药物和咖啡因等兴奋剂会对他们的睡眠产生负面影响,如果他们晚上睡眠不好,甚至会影响他们的记忆力。但他们能告诉我们什么关于睡眠不足与糖尿病、肥胖和血糖水平等代谢紊乱之间的联系呢?一项新的研究表明,有很多作用,该研究首次发现一种保守基因——转运蛋白——可以作为睡眠调节剂来响应代谢变化。
由佛罗里达大西洋大学的研究人员牵头,这项研究的结果发表在 2016 年 4 月 4 日的《当代生物学》杂志上,该研究证实 Translin 是睡眠和代谢状态的重要整合者,对于理解睡眠剥夺背后的神经机制具有重要意义以应对环境挑战。
人类急性睡眠不足与食欲增加和胰岛素不敏感有关,而长期睡眠不足的人更有可能患上肥胖、代谢综合征、2 型糖尿病和心血管疾病。相反,代谢状态对调节睡眠和生物钟有着强大的影响。
“在人类中,睡眠和进食是紧密相连的,这两个过程的病理性紊乱都与代谢相关疾病有关,”FAU 生物科学系的通讯作者兼副教授 Alex C. Keene 博士说。位于木星的约翰·D·麦克阿瑟校区。“尽管有广泛的证据表明睡眠不足和代谢功能障碍之间存在相互作用,但人们对这种相互作用的分子基础以及这些过程如何在大脑中整合知之甚少。”
当果蝇饥饿时,它们的睡眠时间会减少,因为它们会牺牲睡眠来寻找食物。基恩和他的合作者在他们的研究中使用了果蝇,并在睡眠和觅食之间创造了各种场景,一次测试每个基因,以确定哪个基因不会影响它们的睡眠。他们进行了神经系统特异性 RNAi 筛选,以确定让饥饿的果蝇保持清醒所需的基因。他们发现,当神经元中的转运蛋白被敲低时,饥饿的果蝇会像吃饱的果蝇一样睡得香甜。他们还观察到携带易位蛋白无效突变的果蝇在饥饿模式下同样无法抑制睡眠。
研究人员对果蝇进行了特定的饮食,并测量了它们的睡眠、糖原、甘油三酯和游离葡萄糖水平。他们将果蝇的饥饿反应分解为饥饿和睡眠抑制的不同机制。