中间为Michael Young，Young左侧为Amita Sehgal，图片来自Sehgal实验室网站
撰文 | 张 涛
责编 | 叶水送
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睡眠对每个人不可或缺，人的一生大约有1/3的时间用来睡觉。睡眠还受节律调控，即便前天晚上熬夜了，第二天还常常能够“准点”醒来。此外，睡眠本身还存在一个“平衡系统”：缺觉后会犯困，需要补觉；“睡眠槽”充满后，又能多熬点夜。感冒发烧时，我们也容易犯困。
早在50年前，研究者把三天不睡觉的山羊大脑分泌液转移到猫的大脑里，发现它会导致猫也昏昏欲睡。这提示睡眠的“平衡系统”和大脑中分泌的因子有关，但具体到何种分泌因子起到了“睡眠驱动”的作用，我们知道的仍不够多。
最近，宾夕法尼亚大学Amita Sehgal实验室在Science上发文称，他们在果蝇上发现了睡眠剥夺和生病时容易犯困的原因，他们找到了一个和免疫有关的因子，这个因子能够调控睡眠。
Sehgal是2017年因节律研究获得诺奖的Michael W. Young的学生，长期进行睡眠、节律的研究。在2018年的一个研究中，她们发现隔开大脑和外周组织的血脑屏障的通透性受到节律调控，果蝇血脑屏障夜晚通透性更强，因此夜间用药可以提高脑部疾病的治疗效果。
正在睡觉的蜜蜂，图片来自 wikipedia.org
相对于其他模式生物，果蝇更容易进行遗传筛选。果蝇在夜晚睡觉，白天也会进行午休。只要在一定的时间内静止不动，我们就可以认为它睡着了。研究者将8015个基因，分别表达在果蝇的神经细胞中，并分析它们对果蝇睡眠的影响，最终找到了一个叫作nemuri(nur) 的基因，它在雄性和雌性中，都能造成睡眠时间显著的增加。
除了增加睡眠时间，nur 基因还会使果蝇睡得更沉，不容易叫醒（机械晃动和光照），醒了之后也会“倒头就睡”。而如果把 nur 从脑内去除，果蝇就会睡得很浅，被叫醒之后也不容易再次入睡。如果对果蝇进行睡眠剥夺（持续机械晃动），nur 的缺失会导致果蝇不能及时“补觉”。这些结果说明 nur 是一个睡眠的驱动因子。
NUR是如何影响果蝇的睡眠？正常情况下，NUR在大脑中很少产生，而当进行睡眠剥夺时，这2个细胞就会表达NUR蛋白，并将其分泌至果蝇的睡眠调控中心。
果蝇的NUR可抗细菌感染，同时增加困意，图片来自sciencemag.org
有趣的是，研究者发现NUR本身是一个抗菌肽（AMP，可理解为体内产生的抗生素），可杀死病毒、细菌，促进果蝇的存活。当果蝇受到病菌侵犯时，类似于睡眠剥夺，脑内的NUR也会增多，困意增加。这一结果便说明了果蝇受到感染时容易犯困的原因。
睡眠对身体有保护和修复的作用，之前的研究发现，被病菌入侵时，睡眠可促进小鼠以及果蝇的存活，这一研究为该现象提供了直接的证据。
人体中是否也存在类似促进睡眠的抗菌肽？在果蝇中，病菌感染如何导致脑内NUR增加？这些后续的问题和研究，可为回答免疫系统和睡眠之间的关系提供更多的启示。
参考资料
1. Toda et al., A sleep-inducing gene, nemuri, links sleep and immune function in Drosophila, Science,2019
2. PappenheimerJR et al., Sleep-promoting effectsof cerebrospinal fluid from sleep-deprived goats, PNAS, 1967
3. https://www.med.upenn.edu/sehgallab/
制版编辑 | 皮皮鱼
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