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在我们通常的认知里 , 老年人睡眠有两个很明显的特征:一是睡得少 , 二是睡眠轻 。正所谓:衰老少睡眠 , 睡晚觉常早;五更揽衣起 , 漏鼓犹考考 。 (五更指的是凌晨3-5时)
虽然老年人睡得少 , 但并不意味着他们不需要充足的睡眠 , 睡眠对人体有消除疲劳、恢复体力、保护大脑、增强免疫力、延缓衰老的作用 , 越是体弱多病的老年人越需要高质量的睡眠 。
根据2015年美国国家睡眠基金会推荐的睡眠时间 , 65岁以上的老年人睡眠时间应该达到7-8小时 。
老年时期睡眠欠佳 , 不仅是一个“跨人种”的问题 , 还是一个“跨物种”的问题 , 老年果蝇、老年小鼠同样经历着睡眠轻、夜间易醒的困扰 , 提示不同物种“碎片化睡眠”背后有一套共同的调控机制在发挥作用 。
近期 , 来自斯坦福大学的Luis de Lecea教授领导的团队揭开了导致老年期睡得轻、易醒的神经机制 , 该研究发表于国际顶级期刊Science杂志 。
首先 , 研究人员认为睡眠过程中容易醒 , 可能是调控睡眠-觉醒的神经通路出了问题 , 于是他们决定从下丘脑泌素(hypocretins , Hcrt)神经元入手 , Hcrt神经元的激活能够促进大脑从睡眠状态转醒 , 并维持在觉醒状态 。
相反 , 如果Hcrt神经元功能丧失 , 则会导致发作性睡病——患者白天即使力求保持清醒 , 但总是不可抗拒地进入短暂睡眠状态 , 睡眠一般持续几分钟 , 发作不择时间、地点及活动情况 , 由此可见Hrct神经元在睡眠-觉醒调节的重要作用 。
在实验中可以看到 , 和年轻的小鼠(3-5个月)相比 , 年老的小鼠(18-22个月)整个睡眠时间段中Hcrt神经元激活的次数更多 , 对应的是它们睡眠中醒来的次数增多 , 意味着老年鼠睡眠更加“碎片化” 。
图注:年轻鼠和年老鼠睡眠期间 , 非快速眼动睡眠(NREM , 紫色) , 快速眼动睡眠(REM , 蓝色) , 觉醒期(Wake , 橘色)占比 , 黑色箭头指向Hcrt神经元激活
接下来 , 研究人员利用AAV病毒转染小鼠 , 特异地给小鼠Hcrt神经元安装了一个“光控开关” , 在蓝光照射下 , 小鼠Hcrt神经元激活 。
光遗传实验结果显示 , 在相同强度的蓝光刺激下 , 老年鼠Hcrt神经元迅速激活——老年鼠醒来得更快 , 并且清醒的时间更久 , 而要想将睡眠中的年轻鼠唤醒 , 则需要更强的蓝光刺激 , 说明老年鼠Hcrt神经元更容易兴奋 , 因此老年鼠更容易从睡眠状态中转醒 。
那么问题来了 , 老年鼠Hcrt神经元为何如此容易兴奋呢?
我们知道 , 神经元在安静状态下处于“外正内负”的静息电位 , 受到刺激后 , 细胞膜外Na+离子大量内流产生“外负内正”的动作电位 , 随后 , 细胞膜上的电压门控K+离子通道打开 , K+离子外流 , 膜内电位迅速下降 , 神经元重新回到 “外正内负”的静息电位 。
而老年鼠Hcrt神经元之所以容易兴奋 , 原因就在于神经细胞膜上的K+离子通道KCNQ2/3数量变少 , K+离子外流减少 , 神经元产生动作电位后 , 不能完全恢复到静息状态 , 下一次只需要一个小小的刺激 , 又能点燃神经元 , 因此老年鼠Hcrt神经元更容易兴奋 。
为了进一步证实K+离子通道在这一过程中的关键作用 , 研究人员向年轻小鼠的Hcrt神经元中加入K+离子通道的抑制剂XE991 , 降低神经元K+离子外流 , 结果年轻的Hcrt神经元出现了和老年Hcrt神经元一样的兴奋性增高 。
而如果向老年小鼠的Hcrt神经元中加入K+离子通道激活剂flupirtine , 促进K+离子外流 , 就能降低老年Hcrt神经元的兴奋性 , 使得神经元更容易保持在静息状态 , 老年鼠也更不容易醒来 。
本研究证明了老年期Hcrt神经元兴奋性增高是导致“睡眠碎片化”的关键 , 激活K+离子通道 , 促进神经元恢复静息状态 , 降低Hcrt神经元兴奋性 , 则有望改善老年人睡眠浅、夜间易醒的问题 。
“改善老年人睡眠 , 目前安眠药并不是一个最佳选择 , 长期服用很容易产生依赖性 , 并且会导致老年人认知功能受损 , 增加他们跌倒和骨折的风险 。 针对一个单一的靶点(K+离子通道) , 或许能够在保证效果的同时 , 减少副作用 。 目前用于治疗癫痫的一种药瑞替加宾正是靶向类似途径的 , 未来在临床试验中有望用于治疗老年人失眠症状 。 ”该研究负责人de Lecea教授总结道 。
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