研究发现了使用能量饮料中常见成分调节果蝇睡眠的新机制

睡眠是从无脊椎动物到人类的动物中必不可少的行为状态。它对免疫功能，稳定的新陈代谢，大脑修复，学习和记忆至关重要。在一生中，超过30%的人会经历睡眠障碍，这与许多疾病有关，包括阿尔茨海默氏症，2型糖尿病和心血管疾病。越来越多的证据表明，胶质细胞(或胶质细胞)长期以来被认为只是“支持”大脑内的神经元，对睡眠调节的各个方面来说实际上非常重要。由于果蝇(Drosophila melanogaster)，佛罗里达大西洋大学和魁北克麦吉尔大学的研究团队发现了一种调节睡眠的新机制，涉及胶质细胞及其管理许多能量饮料中常见成分的能力。果蝇共有75%的基因导致人类疾病，并显示出睡眠的所有行为和生理特征。该研究发表在“当代生物学”杂志上，研究人员试图找出影响果蝇睡眠和觉醒的新基因。通过这种方法，他们发现了一种编码膜转运蛋白的基因，称为兴奋性氨基酸转运蛋白2或Eaat2。

他们发现Eaat2通过限制睡眠时间的长度和强度来促进果蝇的清醒。他们还发现，它通过控制牛磺酸(许多能量饮料中发现的成分)进入苍蝇大脑的神经胶质细胞来实现这一目的。在人类中，睡眠不足的人的血液和尿液中的牛磺酸一直升高，但是不知道睡眠剥夺后牛脑中的牛磺酸水平是否也会发生变化。与人类一样，果蝇在白天非常活跃，整晚都在睡觉。作者发现果蝇中Eaat2的破坏导致白天过度嗜睡。“白天睡眠比夜间睡眠更加零碎，并且扰乱Eaat2功能导致模仿睡眠的白天睡眠通常仅在夜间观察到，”Bethany A. Stahl博士说，该研究的主要作者和后期Alex C. Keene实验室的博士研究员，博士，FAU的Charles E. Schmidt科学学院生物科学副教授，以及木星生命科学计划(JSLI)的成员。“大约有7000万美国人患有睡眠障碍，我们认为提高对理解睡眠基本机制重要性的认识是全球的一个重要问题，”基恩说。为了确定Eaat2在代谢调节中的作用，研究人员同时测量了睡眠和CO?单蝇的产量。“我们认为将Eaat2鉴定为睡眠调节剂对于研究睡眠调节，睡眠依赖性代谢变化以及医生治疗睡眠障碍患者的研究人员来说非常重要，”Keene说。“这表明睡眠研究人员需要超越神经元的作用来检查胶质细胞如何控制我们的睡眠 - 觉醒调节。”

研究小组发现，Eaat2可以在飞行大脑的特定神经胶质细胞中起作用，而不是在神经元中起作用。“我们的研究为越来越多的果蝇行为增添了清醒，其中神经胶质细胞起着重要的调节作用，其中包括昼夜节律，运动，求爱，学习和记忆，”Emilie peco博士说，他共同领导了他是麦克吉尔神经科学研究中心神经学教授Don van Meyel博士和麦吉尔大学健康中心研究所BRaIN项目的研究员。Eaat2之前被证明可以运输牛磺酸。因此，为了测试牛磺酸是否可以解释Eaat2如何影响睡眠，斯塔尔给一些苍蝇喂牛磺酸，发现它们在白天比对照苍蝇睡得更多，但只有当Eaat2存在时才会睡觉。“由Stahl博士和peco博士领导的研究重点关注苍蝇睡眠和神经胶质细胞的基本机制，但我们希望我们的发现能够推动研究，以确定牛磺酸与神经胶质细胞之间运输的机制是否会影响睡眠在人类中，“范梅尔说。“即使你不沉迷于能量饮料，人类大脑中也会含有大量的牛磺酸，它所做的事情并不是那么清楚。”

研究合着者是麦吉尔大学的Sejal Davla博士;和FAU的Kazuma Murakami，博士和Nicholàs.A。Caicedo Moreno，博士。FAU和McGill团队之间的合作从Keene实验室的重点发展到睡眠研究和van Meyel实验室在神经胶质细胞和膜转运蛋白方面的专业知识。这项工作得到了美国国立卫生研究院(NIH)，加拿大卫生研究院(CIHR)，加拿大自然科学和工程研究委员会以及加拿大创新基金会的支持。JLSI的目标是在FAU位于朱庇特的John D. MacArthur校区建立生命科学的教育和研究能力，并且是Charles E. Schmidt科学学院和Harriet L. Wilkes荣誉学院之间的合作项目。