睡四個小時記憶力還超棒的基因被找到了!
2019年10月19日09:00

  原標題:《科學》子刊:睡四個小時記憶力還超棒的基因被找到了!科學家找到新“短睡基因”,攜帶者只需睡4-5小時,且不影響認知丨科學大發現

  來源:奇點網

  能短睡,是這個年代的核心競爭力,這話是兩隻已經在養四腳吞金獸的奇點糕說的。對這血與淚哭與鬧當中總結出的體會,不認同都難。再說了,有多少偉人說過,自己不需要多睡,就能精力旺盛全力工作?

  而絕大多數人,哪怕只是晚睡或者早睡幾小時,影響都會很明顯。奇點糕的感受,就是第二天魂不守舍,完全大腦失能了,而且作為球迷,奇點糕基本每週熬一次,還算是早就適應了呢……不爭氣的主隊能贏球的情況除外

  所以說啊,能短睡還能元氣滿滿,絕對是一種意義不亞於天才頭腦的天賦。而天賦,很多時候是藏在基因里的,還記得上個月奇點糕們介紹過的,只需要睡4-6小時的基因嗎?

  那支加州大學舊金山分校的團隊,又發現了迄今為止的第三個短睡基因——突變的NPSR1。而且這個基因突變,不僅讓人只需要4-5小時睡眠,還在實驗中抵禦了剝奪睡眠導致的認知功能損害!這項研究登上了《科學·轉化醫學》的封面[1]。

先睡為敬,有事也別叫……(圖片來源:Pixabay)
先睡為敬,有事也別叫……(圖片來源:Pixabay)

  快節奏壓力大的現代社會,規律作息早睡早起,已經是相當可遇而不可求了。刷個朋友圈,看不到夜貓子們深夜一兩點的動態才是新鮮事吧?要麼被迫刷夜,要麼主動熬夜,總有一款適用。

  全民缺覺,在某些國家甚至都接近了流行病的程度。2014年美國疾控中心的一項大規模調查顯示,35-40%的美國人,工作日睡眠時間不足7小時[2]。而長期缺覺,對人體許多方面都會產生明顯的負面影響,最典型的就是認知功能[3]。

  這樣的背景之下,天生短睡卻精力足身體好的人,就相當顯眼了,而且他們自己也對這種現象充滿好奇。2009年,加州大學舊金山分校傅嫈惠教授的團隊發現了第一個短睡基因,很快她的郵箱就收到了一大堆“短睡家族”的來信[4-5]。

傅嫈惠教授(左)和本次研究的另一位通訊作者Louis Ptáček(圖片來源:加州大學舊金山分校)
傅嫈惠教授(左)和本次研究的另一位通訊作者Louis Ptáček(圖片來源:加州大學舊金山分校)

  研究對象多了,對於完善“短睡現象”的拚圖當然是好事。本次的研究,則是來自一個編號為K50226的短睡家族,這家人中的父親自稱只睡5個半小時,而他兒子更是只睡4.3小時,父子倆都身體健康精力旺盛,而且腦子還好用。

  依照過往的經驗,研究團隊這次也是輕車熟路,全外顯子組測序很快給出了目標——突變了的NPSR1基因。這個基因位於7號染色體的短臂上,編碼神經肽S受體(NPSR)。這對父子攜帶的突變,是NPSR第206位的酪氨酸變成了穀氨酸。

  這種突變十分罕見,發生率大約只有400萬分之一。此前的研究顯示,NPSR上的另外一種突變,與睡眠時間減少大約20分鍾有關[6],但跟這次的突變一比就差太多了。

一個氨基酸變了,就帶來了睡眠時間終生的變化
一個氨基酸變了,就帶來了睡眠時間終生的變化

  在研究團隊構建的小鼠模型上,雜合突變的NPSR1,讓小鼠在24小時內的睡眠時間減少了71分鍾,尤其是在黑暗環境下,代表深度睡眠的非快速眼動睡眠(NREM)減少最為明顯。與睡眠減少並存的,還有小鼠的活躍度明顯升高。

  那突變的NPSR1基因,是怎麼讓人短睡的呢?

  從功能上說,NPSR對應的配體神經肽S,參與了人體正常清醒和睡眠節律的調節。對小鼠注射大量的神經肽S,不僅能使小鼠更清醒,還能讓它們更活躍[7],這就對應了天生短睡和精力旺盛兩方面。

  如果NPSR1這個突變,能讓調節睡眠的神經元對神經肽S更敏感,那一切就都說得通了。單細胞示蹤成像證實,丘腦中央內側核(CMT區)調節NREM到清醒狀態的神經元,會在NPSR1突變時,對神經肽S產生長而持久的應答!

響應神經肽S的神經元可以分為4種,NPSR1突變不僅介導了持久的應答,還使最有利於保持清醒的2型神經元細胞比例上升
響應神經肽S的神經元可以分為4種,NPSR1突變不僅介導了持久的應答,還使最有利於保持清醒的2型神經元細胞比例上升

  換句話說,NPSR1是讓短睡的人對神經肽S介導的清醒更敏感,從而維持了清醒狀態。如果是對普通人,採用一些手段強行維持清醒,會導致認知功能的受損[8],但存在短睡基因的短睡家族,卻從來不會發生這種事。NPSR1也一樣嗎?

  對小鼠進行的睡眠剝奪實驗證實,NPSR1雜合突變的小鼠,即使連續兩天被剝奪6小時的睡眠時間,也不會對記憶功能產生明顯的影響,和正常小鼠的對比相當鮮明。K50226家族父子倆的腦子好使,算是得到瞭解釋。

  就連在15年前發現神經肽S/NPSR通路的斯坦福大學教授Luis de Lecea,聽說這次的發現都吃了一驚,“我肯定想不到受體上的一個突變,就有這麼明顯的效果,不過人體睡眠的調節非常複雜,NPSR1就算重要,也只是一塊拚圖。”[5]

就算天生短睡,也不能完全不睡嘛(圖片來源:Pixabay)
就算天生短睡,也不能完全不睡嘛(圖片來源:Pixabay)

  事實也的確如此,雖然NPSR1是傅嫈惠教授的團隊發現的第一個能“保護記憶”的基因,但傅教授覺得這還只是開始,等找到差不多10個基因時,一幅“人為何能天生短睡”的完整拚圖,才能開始浮現雛形。

  其實眼光也不能只盯著睡眠,就拿神經肽S來說,它還有促進學習和記憶、抗焦慮、緩解疼痛等一系列的作用。如果這次的NPSR1突變,同樣能在這些方面帶來良好結果,那可真是厲害了。

  但很多專家也表示,“短睡藥”還是一個很遙遠的設想,從基礎研究複製到人體臨床的難度,藥物可能導致的副作用,以及倫理和法規的影響,都不是三言兩語能說盡的[9]。“聰明藥”的風波,這不還沒散盡嗎?

  所以奇點糕覺得,還是給科學家一點時間,讓傅教授們先解開天生短睡的謎題吧。更高效更有益的睡眠,誰不想要呢?巴克利爵士,您那句“老子死了之後,有的是時間休息”,現在看簡直是預言啊,能高效睡眠了,活著不就少睡了?

  參考資料:

  1.Xing L, Shi G, Mostovoy Y, et al. Mutant neuropeptide S receptor reduces sleep duration with preserved memory consolidation[J]. Science Translational Medicine, 2019, 11(514): eaax2014.

  2.Liu Y. Prevalence of healthy sleep duration among adults—United States, 2014[J]. 女生WR. Morbidity and mortality weekly report, 2016, 65.

  3.Kronholm E, Sallinen M, Suutama T, et al. Self‐reported sleep duration and cognitive functioning in the general population[J]. Journal of Sleep Research, 2009, 18(4): 436-446.

  4.He Y , Jones C R , Fujiki N , et al. The Transcriptional Repressor DEC2 Regulates Sleep Length in Mammals[J]. Science, 2009, 325(5942):866-870.

  5.https://www.wired.com/story/a-new-gene-helps-explain-why-some-people-need-less-sleep/

  6.Spada J, Sander C, Burkhardt R, et al. Genetic association of objective sleep phenotypes with a functional polymorphism in the neuropeptide S receptor gene[J]. PloS one, 2014, 9(6): e98789.

  7.Xu Y L, Reinscheid R K, Huitron-Resendiz S, et al. Neuropeptide S: a neuropeptide promoting arousal and anxiolytic-like effects[J]. Neuron, 2004, 43(4): 487-497.

  8.Meisel C, Bailey K, Achermann P, et al. Decline of long-range temporal correlations in the human brain during sustained wakefulness[J]. Scientific Reports, 2017, 7(1): 11825.

  9.https://www.scientificamerican.com/article/why-do-some-people-need-less-sleep-its-in-their-dna/

  頭圖來源:《科學·轉化醫學》

  本文作者 | 譚碩

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