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熬夜改變基因 或誘發慢性病

2015年08月04日08:22    來源:《中國科學報》    手機看新聞
原標題:熬夜改變基因 或誘發慢性病

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  最近,《臨床內分泌學和新陳代謝期刊》發表了瑞典烏普薩拉大學和卡羅林斯卡醫學院科學家的研究成果。他們招募了15名健康的男性志願者進行睡眠實驗,發現一夜不眠后,志願者生物鐘核心基因的表達發生了改變。

  疑問:

  僅僅通宵一晚就會改變基因表達?睡眠和哪些生命活動有交叉?睡眠時間的長短又與哪些疾病有著密切聯系?

  解答:

  東南大學教授韓俊海告訴記者,睡眠受兩方面因素影響,即生物的晝夜節律和睡醒穩態系統。一夜不眠后,基因表達改變的現象並不奇怪。

  “實際上,這篇文章主要圍繞DNA的甲基化來談,屬於表觀遺傳學的研究范疇。基因組上有很多DNA編碼的基因,表觀遺傳修飾不是改變了DNA編碼,而是改變了DNA的修飾,相當於做了新的記號或‘標簽’。”中科院生物物理所腦與認知國家重點實驗室研究員李岩表示。

  他介紹說,生物鐘基因與睡眠調節直接相關,這些基因在進化中十分保守,最早都是通過研究果蠅的生物節律發現的。實際上,這些基因的表達水平本身會隨著晝夜更替而出現周期性的波動。睡眠、飲食等行為的改變,都會顯著影響這些基因的表達狀況。值得注意的是,長期的基因表達改變或“標簽”的改變,會引起一些不可逆的變化,而這些可能是眾多慢性疾病的誘因。

  據了解,進食、睡眠、記憶、衰老,這些基本的生命進程有各自的調控通路,但同時它們又錯綜復雜,交互影響。例如,飢餓會影響睡眠,睡眠缺乏又損害記憶,而進食或睡眠不規律都會影響壽命。

  長期以來,李岩以果蠅為模式動物,從事神經生物學研究。他介紹說,雖然昆虫的睡眠沒有類似於高等動物躺臥的動作,但研究顯示果蠅的睡眠具有很多與人類相似的特征,比如晚上睡得多、白天睡得少,且“男女”有別等。同時,果蠅中存在促進睡眠和促進覺醒的神經中樞。這兩種中樞緊密相鄰,通過Go蛋白互相抑制以實現睡眠和覺醒的切換。

  睡眠和很多生命活動都有交叉,比如睡眠不好會影響學習記憶。在果蠅中開展的實驗証明,學習后如果被剝奪睡眠,比如給一些物理震動或光照干擾,學習記憶水平就會變得很低,說明睡眠對於記憶的形成和鞏固非常重要。而近期研究顯示,一些攜帶記憶缺陷基因突變的果蠅,如果被人為增強睡眠,吃一些促進睡眠的藥,或者激活睡眠中樞增加睡眠量,這些果蠅的記憶能力就能明顯提升。

  進食和睡眠的關系也很密切。在倒時差時,人們往往注重調節睡眠時間,但研究表明,控制進食節奏更加有效。針對果蠅進行的研究發現,飲食代謝組織中細胞的生物鐘基因也具有晝夜變化特征,而且獨立於大腦生物鐘的調節規律。今年發表於《科學》雜志的一篇文章稱,如果食物供給從全天改為僅白天提供,使進食更規律,那麼果蠅的壽命會延長,心跳監測等指標也顯示出進食規律的果蠅更健康。

  李岩團隊最近發現了果蠅中代表蛋白營養狀態的信使因子。這個因子缺乏不僅會使果蠅“暴飲暴食”,而且睡眠質量變差,並出現胰島素信號異常、壽命降低等復雜問題。

  李岩告訴記者,進食、睡眠等紊亂是否會導致肥胖或糖尿病,這個問題還沒有定論。很多實驗室開展了類似但又不盡相同的研究,其中有些研究提示有相關性,而在另一群人中獲得的結果又沒有明顯不同。“利用果蠅這種實驗動物,並在樣本量、樣本條件、實驗條件、測定指標等方面進行嚴格控制,有望得到更確定的答案。”

(責編:許景(實習生)、馬麗)


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