PNAS发现新的睡眠分子，揭示了睡眠机制的复杂性

当神经科学系的大脑科学家Birgitte Kornum最近抵达罗马参加世界上最大的睡眠会议之一时，她完全被吓了一跳。到处都是制药公司——有摊位、信息材料和宣传活动。

他们都想治疗白天的困倦或在晚上关闭大脑。他们中的很多人关注下丘脑泌素，这是一种在脑细胞中发现的蛋白质，最近在睡眠研究中引起了很多关注。

这是因为下丘脑泌素被怀疑在失眠(夜间入睡能力下降)和嗜睡症(白天保持清醒的能力下降)中都发挥了作用。患有失眠的人大脑中的下丘脑泌素可能过多，而患有嗜睡症的人大脑中的下丘脑泌素太少。研究人员还怀疑下丘脑泌素在抑郁症、多动症和其他精神疾病中起作用。

关于大脑中的下丘脑泌素系统，我们已经知道了很多。甚至有一种新的治疗失眠的药物可以对抗下丘脑泌素的作用，这是2018年加拿大最新推出的。然而，根据Birgitte Kornum的说法，问题在于我们对下丘脑泌素在细胞内是如何调控的知之甚少。

因此，副教授Birgitte Kornum和她的同事开始在一项新研究中阐明这个问题，该研究最近发表在著名的《美国国家科学院院刊》上。这项研究结合了小鼠、斑马鱼和人类细胞的测试，研究人员与哥本哈根大学细胞和分子医学系的其他研究人员合作。

与睡眠调节相关的MicroRNA

研究团队花了几年时间研究影响下丘脑泌素水平的细胞机制之一。在这里，他们将注意力集中在一种叫做microRNA-137 (miR-137)的小分子上。

“我们发现miR-137有助于调节下丘脑泌素。为了体验正常的睡眠，你需要在正确的时间在大脑中有适量的下丘脑泌素，而miR-137有助于这一点。尽管MiR-137也存在于身体的其他部位，但它在大脑中尤其明显，”Birgitte Kornum说，她与奥尔堡大学的助理教授Anja Holm共同领导了这项新研究。

MicroRNA调节多种细胞过程，包括下丘脑泌素水平。因此，人们对microRNAs有相当大的研究兴趣，因为它们可以被靶向调控这一过程。

此前，科学家们对miR-137在大脑中发挥的作用知之甚少，但现在Birgitte Kornum的研究团队已经证明它与下丘脑泌素调节有关，从而与睡眠有关。

“这是首次发现microRNA与睡眠调节有关。利用英国生物银行，我们发现miR-137中的一些基因突变会导致白天嗜睡。这项研究在老鼠和斑马鱼身上都证明了这种联系，我们能够证明这种联系与下丘脑泌素有关。我们的发现表明睡眠机制是多么复杂。想象一下，如果你继承了miR-137的一种变体，你在白天感到困倦的风险就会更高，”Birgitte Kornum说。

下丘脑泌素影响睡眠阶段

下丘脑泌素已经引起了制药公司的注意，它也会影响睡眠阶段的顺序。

我们的睡眠通常分为四个阶段。这些阶段遵循一个特定的顺序，这个顺序对我们的睡眠质量至关重要。

“下丘脑泌素水平低的嗜睡患者睡眠阶段混乱。来自奥尔堡大学的安雅?霍尔姆解释道，她是这项研究的第一作者，与Birgitte Kornum一起做了这项测试。

现有的研究表明，要解决这个问题，我们需要获得更多关于下丘脑泌素调节的知识。在这里，丹麦研究人员指出了一个不同的、但同样重要的谜题，即免疫系统。

“大多数人都知道，当你生病时，你经常感到疲惫。当你发烧时，免疫系统在努力工作，你经常会睡眠不好。所以我们知道，当身体试图抵抗病毒感染时，下丘脑泌素水平发生了变化，例如，我们正在试图理解这个过程，”Birgitte Kornum说。

“在这项研究中，我们表明，免疫系统的传递物质之一，IL-13，对下丘脑泌素有特殊影响。我们可以看出，当我们加入IL-13时，它会影响miR-137，从而也会影响体内下丘脑泌素的水平。虽然我们仍然不知道原因，但我们目前正在进行测试，可能会给我们一个答案。”

Journal Reference:

Anja Holm, Marie-Laure possovre, Mojtaba Bandarabadi, Kristine F. Moseholm, Jessica L. Justinussen, Ivan Bozic, René Lemcke, Yoan Arribat, Francesca Amati, Asli Silahtaroglu, Maxime Juventin, Antoine Adamantidis, Mehdi Tafti, Birgitte R. Kornum. The evolutionarily conserved miRNA-137 targets the neuropeptide hypocretin/orexin and modulates the wake to sleep ratio. proceedings of the National Academy of Sciences, 2022; 119 (17) DOI: 10.1073/pnas.2112225119