約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院和美國國立衛(wèi)生研究院的科學(xué)家們在小鼠的視覺系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)似乎是通過緩沖大腦對光線的反應(yīng)來穩(wěn)定身體晝夜節(jié)律的關(guān)鍵。這項研究的作者說，這項研究結(jié)果發(fā)表在12月5日的《PLoS Biology》雜志上，它推動了更好地治療睡眠障礙和時差反應(yīng)的努力。
科學(xué)家們早就知道，大多數(shù)生物都有一個晝夜節(jié)律“時鐘”，這是一組以24小時為周期運行的生物節(jié)律，影響著警覺性、嗜睡、食欲和體溫，以及其他周期性行為。
擾亂這一系統(tǒng)——例如，通過輪班工作或跨越多個時間和光線區(qū)域的長途旅行——可能會產(chǎn)生嚴重的后果。先前的研究將晝夜節(jié)律的持續(xù)紊亂與癌癥、抑郁癥和許多其他醫(yī)學(xué)問題的風(fēng)險增加聯(lián)系起來。
晝夜節(jié)律系統(tǒng)基本上是通過暴露在光線下來“訓(xùn)練”的。盡管在過去的幾十年里，研究人員在概述晝夜節(jié)律的機制方面取得了重大進展，但大腦是如何與晝夜節(jié)律聯(lián)系在一起的仍不清楚。
為了了解更多，約翰霍普金斯大學(xué)神經(jīng)科學(xué)系教授、基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所副主任Alex Kolodkin博士和美國國家心理健康研究所光和晝夜節(jié)律部門的負責(zé)人Samer Hattar博士以及該研究的第一作者John Hunyara和Kat Daly以及他們的同事，在一個數(shù)據(jù)庫中搜索了小鼠大腦晝夜節(jié)律控制中心——視交叉上核(SCN)發(fā)育過程中出現(xiàn)的生物分子。
SCN位于小鼠和人類大腦的下丘腦深處，位于控制視覺的區(qū)域附近，并與通往視網(wǎng)膜的腦細胞連接，視網(wǎng)膜是眼睛的感光部分。
研究小組很快將注意力集中在一種叫做teneurin-3 (Tenm3)的細胞表面蛋白質(zhì)上，teneurin-3是一個更大的蛋白質(zhì)家族的一部分，在視覺系統(tǒng)回路組裝中起著關(guān)鍵作用，更廣泛地說，在其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)回路中起著關(guān)鍵作用。
當(dāng)研究人員對小鼠進行基因改造以阻止Tenm3的產(chǎn)生時，與具有完整Tenm3的動物相比，這些動物的視網(wǎng)膜和SCN之間的連接更少。然而，缺乏Tenm3的小鼠在SCN核心和外殼細胞之間發(fā)展出更多的連通性，Tenm3傾向于定位。
為了了解Tenm3如何穩(wěn)定晝夜節(jié)律或使其受到哪怕一點點光的干擾，科學(xué)家們設(shè)計了一組實驗。
首先，他們訓(xùn)練缺乏Tenm3的小鼠進行12小時的明暗循環(huán)，然后將黑暗周期提前6小時。根據(jù)正常睡眠周期的活動模式診斷，Tenm3完好無損的小鼠花了大約四天的時間來調(diào)整晝夜節(jié)律以適應(yīng)這種變化。然而，沒有Tenm3的動物適應(yīng)的速度要快得多，大約只用了一半的時間。
當(dāng)研究人員用兩倍于先前測試的光線進行類似的實驗時，Tenm3完好無損的小鼠花了大約8天的時間來調(diào)整它們的晝夜節(jié)律周期，而沒有Tenm3的小鼠只花了大約4天。
即使只有15分鐘的微弱光線脈沖，也會觸發(fā)缺乏Tenm3蛋白的小鼠(而不是具有正常Tenm3蛋白的小鼠)產(chǎn)生一種大腦化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)可以代替光照，這表明對光線信號的高度敏感性是設(shè)置或重置生物鐘所必需的。
這些發(fā)現(xiàn)向作者表明，即使光照變化，Tenm3也能幫助大腦保持穩(wěn)定的晝夜節(jié)律。通過更多地了解這個系統(tǒng)和Tenm3的作用，研究人員最終可能能夠診斷和治療導(dǎo)致人們失眠和其他睡眠障礙的小故障，或者可能開發(fā)出治療時差反應(yīng)的方法。
“如果晝夜節(jié)律根據(jù)光照的每一次快速變化進行調(diào)整，比如日食或非常黑暗的雨天，那么它們在調(diào)節(jié)睡眠和饑餓等周期性行為方面就不會非常有效。我們發(fā)現(xiàn)的這種蛋白質(zhì)有助于在神經(jīng)發(fā)育過程中連接大腦，以便每天對晝夜節(jié)律的挑戰(zhàn)做出穩(wěn)定的反應(yīng)，”Kolodkin博士說。“這對人類健康有非常明顯的影響。”
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2023-12） | 
