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熬夜改变基因 或诱发慢性病

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最近,《临床内分泌学和新陈代谢期刊》发表了瑞典乌普萨拉大学和卡罗林斯卡医学院科学家的研究成果。他们招募了15名健康的男性志愿者进行睡眠实验,发现一夜不眠后,志愿者生物钟核心基因的表达发生了改变。


仅仅通宵一晚就会改变基因表达?睡眠和哪些生命活动有交叉?睡眠时间的长短又与哪些疾病有着密切联系?


东南大学教授韩俊海告诉记者,睡眠受两方面因素影响,即生物的昼夜节律和睡醒稳态系统。一夜不眠后,基因表达改变的现象并不奇怪。


“实际上,这篇文章主要围绕DNA的甲基化来谈,属于表观遗传学的研究范畴。基因组上有很多DNA编码的基因,表观遗传修饰不是改变了DNA编码,而是改变了DNA的修饰,相当于做了新的记号或‘标签’。”中科院生物物理所脑与认知国家重点实验室研究员李岩表示。


他介绍说,生物钟基因与睡眠调节直接相关,这些基因在进化中十分保守,最早都是通过研究果蝇的生物节律发现的。实际上,这些基因的表达水平本身会随着昼夜更替而出现周期性的波动。睡眠、饮食等行为的改变,都会显著影响这些基因的表达状况。值得注意的是,长期的基因表达改变或“标签”的改变,会引起一些不可逆的变化,而这些可能是众多慢性疾病的诱因。


据了解,进食、睡眠、记忆、衰老,这些基本的生命进程有各自的调控通路,但同时它们又错综复杂,交互影响。例如,饥饿会影响睡眠,睡眠缺乏又损害记忆,而进食或睡眠不规律都会影响寿命。


长期以来,李岩以果蝇为模式动物,从事神经生物学研究。他介绍说,虽然昆虫的睡眠没有类似于高等动物躺卧的动作,但研究显示果蝇的睡眠具有很多与人类相似的特征,比如晚上睡得多、白天睡得少,且“男女”有别等。同时,果蝇中存在促进睡眠和促进觉醒的神经中枢。这两种中枢紧密相邻,通过Go蛋白互相抑制以实现睡眠和觉醒的切换。


睡眠和很多生命活动都有交叉,比如睡眠不好会影响学习记忆。在果蝇中开展的实验证明,学习后如果被剥夺睡眠,比如给一些物理震动或光照干扰,学习记忆水平就会变得很低,说明睡眠对于记忆的形成和巩固非常重要。而近期研究显示,一些携带记忆缺陷基因突变的果蝇,如果被人为增强睡眠,吃一些促进睡眠的药,或者激活睡眠中枢增加睡眠量,这些果蝇的记忆能力就能明显提升。


进食和睡眠的关系也很密切。在倒时差时,人们往往注重调节睡眠时间,但研究表明,控制进食节奏更加有效。针对果蝇进行的研究发现,饮食代谢组织中细胞的生物钟基因也具有昼夜变化特征,而且独立于大脑生物钟的调节规律。今年发表于《科学》杂志的一篇文章称,如果食物供给从全天改为仅白天提供,使进食更规律,那么果蝇的寿命会延长,心跳监测等指标也显示出进食规律的果蝇更健康。


李岩团队最近发现了果蝇中代表蛋白营养状态的信使因子。这个因子缺乏不仅会使果蝇“暴饮暴食”,而且睡眠质量变差,并出现胰岛素信号异常、寿命降低等复杂问题。


李岩告诉记者,进食、睡眠等紊乱是否会导致肥胖或糖尿病,这个问题还没有定论。很多实验室开展了类似但又不尽相同的研究,其中有些研究提示有相关性,而在另一群人中获得的结果又没有明显不同。“利用果蝇这种实验动物,并在样本量、样本条件、实验条件、测定指标等方面进行严格控制,有望得到更确定的答案。”


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