近日,陸軍軍醫(yī)大學覺醒睡眠研究團隊在《當代生物學》和《先進科學》發(fā)表系列研究成果,分別揭示褪黑素促睡眠的新靶點,以及褪黑素在睡眠期促進神經元形體結構回縮的新功能,為失眠和睡眠質量低下的治療提供新思路。
增加非快速眼動睡眠時間
褪黑素是松果體釋放的一種體液調控因子,在睡眠調節(jié)中扮演重要角色。陸軍軍醫(yī)大學基礎醫(yī)學院生理教研室教授胡志安介紹,在臨床實踐中,服用褪黑素或褪黑素受體激動劑有助于改善睡眠障礙。然而,目前學界對于褪黑素參與睡眠發(fā)生的神經機制,以及褪黑素是否存在其他與睡眠相關的功能尚不明晰。
胡志安、陸軍軍醫(yī)大學教授何超、副教授任栓成組成的研究團隊早期發(fā)現(xiàn)丘腦室旁核(PVT)在調控覺醒睡眠過程中扮演重要角色。
本次研究揭示了褪黑素通過影響PVT調控非快速眼動睡眠的作用機制,發(fā)現(xiàn)褪黑素可以抑制PVT神經元的活性,增加非快速眼動睡眠時間,從而有利于入眠。
胡志安說,可以把PVT理解為大腦里控制覺醒和睡眠的開關,這個開關上有很多鎖,它們是褪黑素1型和2型受體,而褪黑素是這些鎖的鑰匙。褪黑素可通過與其受體結合,關閉PVT這一“開關”,從而使非快速眼動睡眠的時間增加,幫助人們睡得更深。相反,如果阻斷了PVT內褪黑素與其受體的結合,非快速眼動睡眠的時間就會減少,清醒的時間則變長。
此外,研究發(fā)現(xiàn)褪黑素受體表達具有節(jié)律性,褪黑素受體的數量會隨著白天黑夜的更替而變化?!熬C合PVT神經元在光暗周期中的內在特性及褪黑素受體表達模式,提示褪黑素主要是起睡眠引導作用?!焙景舱f,具體而言,當夜晚來臨,褪黑素會開始分泌并作用于PVT神經元,大腦將更容易進入休息狀態(tài)。
這也提醒睡眠障礙患者,在使用褪黑素輔助治療失眠時,不能將其當成單純的安眠藥使用,保持規(guī)律作息對于維持良好的睡眠至關重要。
促進神經元回縮提升記憶能力
睡眠神經元穩(wěn)態(tài)理論認為,在覺醒時新信息不斷輸入大腦,為了適應信息傳遞需求,神經元體積不斷增大,有利于神經元間的突觸建立聯(lián)系。不過,神經元體積不會無限增大。睡眠期間,由于接受外界刺激的功能減弱,神經元會發(fā)生形態(tài)結構回縮,以更好地應對次日醒后的任務。
研究團隊根據褪黑素在進入睡眠后會持續(xù)升高,并在睡眠期分泌達到高峰這一現(xiàn)象,進一步推測褪黑素可能參與睡眠期神經元形態(tài)結構回縮。
“經過研究發(fā)現(xiàn),進入睡眠后,褪黑素會激活其3型受體,以降低記憶神經元興奮性,從而促進睡眠期神經元的樹突棘形態(tài)結構回縮?!焙景步榻B,研究團隊在內嗅皮層記憶神經元中發(fā)現(xiàn)了睡眠期樹突棘形態(tài)結構回縮現(xiàn)象,4小時睡眠可使樹突棘密度減少28%,剝奪睡眠則可導致樹突棘密度增加78%。
在睡眠期時,內嗅皮層中的褪黑素水平明顯升高,并且內嗅皮層記憶神經元高度表達褪黑素3型受體,而褪黑素1型和2型受體表達較低。如果在睡眠期抑制褪黑素3型受體,將引起記憶神經元樹突棘形態(tài)結構回縮障礙。
通過上述研究,研究團隊發(fā)現(xiàn),當覺醒轉入睡眠時,褪黑素分泌水平升高,褪黑素通過腦脊液途徑到達PVT,利用PVT內的褪黑素1型和2型受體發(fā)揮促進睡眠的作用。在進入睡眠期后,褪黑素將進一步分泌,通過褪黑素3型受體促使記憶神經元形態(tài)結構回縮。
由此可以推測,褪黑素分泌及其受體信號損害可能成為某些重大神經系統(tǒng)疾病中出現(xiàn)睡眠和記憶障礙的潛在病理因子。
“這將有助于指導治療失眠和睡眠質量低下藥物的精研發(fā)?!焙景舱f,比如目前臨床已使用阿戈美拉汀這種激活褪黑素1型和2型受體的藥物來治療失眠問題。
未來,如果能夠開發(fā)聯(lián)合應用3型受體激動劑,則有望進一步提高人們的睡眠質量并提升記憶能力。