世界睡眠日！东大科研团队关于睡眠调控机制研究又有最新进展

晓东

晓南，你知道吗？今天是世界睡眠日！

当然了！但国民的睡眠情况可不容乐观哦，调查显示当下中国有超3亿人存在睡眠障碍呢。

晓南

晓东

睡眠质量和环境有很大关联呢，我就经常半夜被热醒，之后就很难入睡了。

最近我东教授关于温度对睡眠调控的研究取得了重大进展哦，说不定能给你启发！

晓南

北京时间3月19日凌晨，东南大学生命科学与技术学院韩俊海教授课题组报道了睡眠调控机制研究的最新进展，相关成果以“A subset of DN1p neurons integrates thermosensory inputs to promote wakefulness via CNMa signaling”为题在国际著名学术期刊《现代生物学》（Current Biology）上在线发表。

严冬的被窝难以割舍

盛夏的床榻又让人辗转反侧

“被热醒”的体会我们并不陌生

但这种体会从何而来？

又或者当我们旅居潮湿燥热的地方时

能否踏实地睡个好觉？

东南大学韩俊海研究团队揭示了介导温度调控睡眠的神经环路，为上述问题的阐释带来了崭新的科学视角。

睡眠是动物界普遍存在的行为，深刻影响动物的学习、记忆、免疫、代谢等生理过程。睡眠受到光照、温度等环境因素的影响，但温度调控睡眠的神经机制尚不清楚。针对该问题，韩俊海团队以果蝇为模型开展了研究。

果蝇也会出现与人类相似的在温热状态下觉醒的现象，该研究发现环境温度升高在夜晚促觉醒的过程是可逆的（图1A）。果蝇的温度感受器AC神经元（Anterior cells, ACs）中表达的TrpA1作为经典的阳离子通道感温蛋白，可以被高温激活，使阳离子内流导致ACs兴奋性增加，将环境温度升高的信号转换为神经信号[1]。

该研究鉴定出特异性标记感温神经元ACs的工具果蝇NP5130-GAL4，利用这一工具果蝇敲降ACs中TrpA1的表达水平使得高温促进夜晚觉醒的作用减弱，果蝇在高温环境中依然保持较高的睡眠总量（图1B）。研究小组进一步鉴定了ACs通过释放乙酰胆碱传递环境温度信息，介导温度对睡眠的调节（图1C）。

图1 ACs释放乙酰胆碱信号介导温度升高的促夜间觉醒作用。

为探究接收ACs信号的下游神经网络，研究人员利用跨突触标记的trans-Tango技术将ACs信号的下游神经网络定位至背后侧神经元DN1ps。结合RNA干扰技术与行为学分析，研究小组确定了一小簇表达乙酰胆碱受体nα4、nα5和mA的DN1p神经元接收了ACs释放的乙酰胆碱信号，并感知温度变化。研究进一步探索DN1ps释放何种神经信号调控睡眠。

通过筛选，作者发现在DN1ps中敲减CNMa神经肽之后，可以显著减弱高温对夜晚觉醒的促进作用（图2A）。CNMa信号的下游神经元又是什么？脑间神经元（Pars intercerebralis, PI）相当于哺乳动物的下丘脑结构，且与DN1ps存在直接突触联系。研究人员通过分析CNMa受体（CNMaR）的表达模式，发现Dh44+ PI神经元亚群（Dh44+ PIs）高表达CNMaR（图2B）；功能钙成像实验显示，DN1ps释放的信号可抑制Dh44+ PIs的活性，促进夜晚觉醒（图2C）。

图2 CNMa信号通路介导温度对夜间睡眠的调控。

研究显示环境温度升高可引起夜晚睡眠量减少，而该夜晚睡眠量的减少可随环境温度的恢复而逐渐增加，说明了环境温度对夜晚睡眠量调控的可逆性。研究鉴定出温度感受器AC神经元能够感知环境温度的升高，并释放神经递质乙酰胆碱促进果蝇觉醒。进一步研究揭示一小簇DN1p神经元接收了该AC神经元释放的乙酰胆碱信号，并通过释放神经肽CNMa促进觉醒，从而导致夜晚睡眠量的降低。

研究最后揭示Dh44阳性的PI神经元表达CNMa受体，接收DN1p神经元释放的CNMa信号后抑制了该神经元活性，进而起到促进觉醒的作用。该研究揭示了AC-DN1p-PI神经环路感知外界环境温度变化调控睡眠行为的机制，鉴定了新型的CNMa/CNMaR抑制性信号在睡眠调控中的作用。该研究为解释环境因素影响生物本能行为的神经机制提供了新的思路与见解。

本文的共同第一作者是东南大学博士研究生金熙和田垚副研究员，通讯作者为韩俊海教授。该工作得到了国家自然科学基金，深港脑科学创新研究基金和江苏省优秀青年科学基金项目资助。

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部分素材源自小柯生命公众号

文丨金熙

编辑 | 张秦黛柔 周午凡

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