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？？

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曲世界 2021-04-10 21:24

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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。

她介绍说，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。她介绍说，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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