《Nature | 睡眠不足会降低海马的再激活和重放能力》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-06-13
  • 2024年6月12日,密歇根大学安娜堡分校的研究人员在 Nature 期刊发表了题为Sleep loss diminishes hippocampal reactivation and replay 的研究论文。

    我们的记忆力会在睡眠期间得到增强,海马体是大脑的记忆中心,而海马体尖波涟漪(sharp-wave ripple,SWR)期间觉醒体验的激活和重放被认为是记忆力得到增强的关键。睡眠不足会损害记忆力,然而,我们对于睡眠不足是如何影响这一过程的,仍知之甚少

    该研究发现,在睡眠不足时,一个与长期记忆有关的关键大脑信号——海马体的尖波涟漪,会被减弱,这有助于解释为什么睡眠不好会扰乱记忆形成,经过一夜糟糕的睡眠后,即使恢复正常睡眠,也不足以修复这一大脑信号。这项研究可能会带来改善记忆的靶向治疗方法。


  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07538-2
相关报告
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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-05-10
    • 随着社会节奏加快、工作压力增加,现代人能睡个好觉有时候显得尤为奢侈。然而,大量研究表明睡眠质量的高低与人的身心健康有着紧密的联系。 以阿尔兹海默病(AD)为例,作为一种最常见的神经退行性疾病、病理特征为 β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积和 Tau 蛋白聚集,给无数家庭和个人带来了沉重的经济和精神负担。 令人警惕的是,动物研究发现急性和慢性睡眠剥夺均可导致小鼠大脑中的 Aβ 沉积增加,说明睡眠剥夺可能通过影响 Aβ 病理进而增加 AD 患病风险。同时,睡眠不足与老年人群的认知能力下降有关,也是 AD 的一个危险因素。 2023 年 4 月 26 日,华盛顿大学医学院的 David Holtzman 团队在 Science Translational Medicine 期刊发表了题为:Sleep deprivation exacerbates microglial reactivity and Aβ deposition in a TREM2-dependent manner in mice 的研究论文【1】。 该研究发现,睡眠剥夺会阻止小胶质细胞正确清理淀粉样蛋白的沉积物,进而影响阿尔兹海默病(AD)病情进程,有助于解释长期观察到的睡眠不足与神经变性之间的联系。 研究团队表示,了解睡眠如何调节这些复杂的神经胶质细胞相互作用,将开辟新的途径,进而有助于确定哪些分子途径可能最适合针对睡眠障碍和神经退行性疾病的早期治疗干预。睡觉质量高低对人的健康有着至关重要的作用,睡眠调节或许可作为阿尔茨海默病临床治疗的一种新的干预手段。 越来越多的证据表明,神经胶质细胞,尤其是星形胶质细胞是睡眠/觉醒周期的关键组成部分,小胶质细胞作为中枢神经系统内主要的免疫监视细胞,可通过调控细胞因子、补体蛋白、白介素和趋化因子的表达参与 AD 的病理学进程。长时间不受控制的小胶质细胞反应会导致慢性神经炎症,促进神经元功能障碍和神经退行性变。 最新研究发现,在小胶质细胞中表达的几个免疫调节基因的变异,包括在髓系细胞 2 型上表达的触发受体(TREM2),能够增加 AD 发生的风险。例如,AD 相关的 R47 H 功能缺失突变损害了小胶质细胞趋化性和斑块周围聚集,表明 TREM2 功能的缺失破坏了小胶质细胞识别和消除致病威胁的免疫监测能力。 为了解析 TREM2 在睡眠剥夺和 AD 病理中的作用机制,研究者们构建了分别表达人源化 TREM2 常见变体 (5xFAD/T2CV)、TREM2 功能缺失的 R47 H 变体 (5xFAD/T2R47 H) 和 TREM2 敲除 (5xFAD/T2KO) 的 5xFAD 小鼠模型,对这 3 种小鼠进行慢性睡眠剥夺实验(睡眠不足)。实验小鼠被放置在自动睡眠碎片室,该装置包括一个滑动条,设置为每 30 秒移动 1 次,每天移动 6 小时,睡眠剥夺实验持续 6 周。 结果显示仅在睡眠剥夺的 5xFAD/T2CV 小鼠大脑中免疫阳性的 Aβ 沉积显著增加,说明睡眠剥夺诱导的 Aβ 沉积依赖于 TREM2。 之后通过免疫荧光实验发现,存在或不存在 Aβ 沉积的情况下,慢性睡眠剥夺均可导致 5xFAD/T2CV 小鼠小胶质细胞的反应性增加,进一步三维重构发现脑内注射 Aβ 蛋白后,慢性睡眠剥夺增加了 5xFAD/T2CV 小鼠小胶质细胞中的 Aβ 沉积。 也就是说,睡眠剥夺导致小胶质细胞的功能失调状态,使得小胶质细胞内 Aβ 的增加,尽管机体招募了大量的反应性小胶质细胞,但降解或清除大脑中的 Aβ 蛋白斑块效率降低了。 众所周知,溶酶体是有助于帮助分解细胞废物的细胞器。研究者们通过透射电镜技术发现,慢性睡眠剥夺(睡眠不足)导致 5xFAD/T2CV 小鼠小胶质细胞出现变形和肿胀的溶酶体形态变化。免疫荧光和蛋白免疫印迹实验发现在 Aβ 沉积存在的情况下,慢性睡眠剥夺诱导显著的溶酶体功能障碍,这导致小胶质细胞介导的 Aβ 清除过程受损,进一步加重 AD 病理发展。 转录组学和蛋白组学分析显示慢性睡眠剥夺可引起 TREM2 表达特异性的代谢转录谱变化,并与 Aβ 沉积显著相关。 总之,该研究揭示了睡眠不足如何影响小胶质细胞,发现 TREM2 介导睡眠剥夺诱导的小胶质细胞过度激活,以及 β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积增加。长期的慢性睡眠不足在调节小胶质细胞炎症和代谢反应以及大脑中的 Aβ 沉积方面起着关键作用,需要引起人们的重视。 值得一提的是,加州大学伯克利分校的一项新研究表明,深度慢波睡眠可以作为一种保护因素,防止阿尔茨海默病患者的记忆能力下降,这为帮助减轻痴呆症患者面临的一些最具破坏性的后果带来了潜在的新方法。 该研究以:NREM sleep as a novel protective cognitive reserve factor in the face of Alzheimer's disease pathology 为题,于2023年5月3日发表于 BMC Biology 期刊【2】。这项最新研究表明,对于面临阿尔茨海默病加重负担的老年人来说,深度睡眠可能有助于缓解其记忆丧失。
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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-04-11
    • 在经历过熬夜、失眠、做噩梦等种种坎坷之后,不得不承认,能好好睡觉真的太不容易了! 睡眠不仅是我们每天昼夜节律的必备步骤,也是大脑“排毒”的关键时间,同时,还是身体健康和精神健康的重要标志。长期睡眠不足和睡眠质量下降,已经被证明与心血管疾病、神经退行性疾病等多种疾病风险上升有关。 近日,来自法国里昂神经科学研究中心的Karine Spiegel团队,通过荟萃分析研究了疫苗接种后的免疫反应与睡眠之间的关系。研究结果表明,睡眠不足会影响疫苗接种后的抗体反应。如果接种前后几天睡眠时间<6小时,有可能会使接种人抗体反应降低,抗体滴度与接种后2个月相似[1]。研究发表在Current Biology上。 保护睡眠,时时刻刻都不能放松! 在一波又一波病毒流行之后,相信每个人都已经深刻意识到了疫苗绝对是医学史上的伟大发明。当然了,疫苗并不是流行病的“免死金牌”,特定疫苗所能提供的保护程度取决于不同个体的免疫反应强度。 我们用抗体反应作为临床标志物来评估疫苗的保护效果。而探究影响抗体反应的各种因素,也是疫苗研究的重要组成部分。比如说,男性、高龄、过度肥胖、吸烟史、高血压等就是抗COVID-19疫苗接种后抗体滴度较低的预测因素[2,3]。 同时,还有研究显示,健康人接种甲型肝炎病毒疫苗后,与睡眠限制相比,进行规律性睡眠有助于免疫刺激激素的释放,在接种4周后,依然可以观察到近两倍浓度的抗体滴度[4]。也就是说,睡眠时间可能影响不同个体对疫苗接种的抗体反应。 此次荟萃分析共包括7项研究,评估了接种前后(1-7天)睡眠持续时间与接种后抗体滴度和保护状态之间的关系。睡眠限制分为完全睡眠剥夺或部分睡眠剥夺(4小时),正常睡眠持续时间为7.5或8小时,接种的疫苗种类为流感疫苗、甲型H1N1疫苗、甲型肝炎疫苗及乙型肝炎疫苗。 共504人纳入最终分析,年龄为18-85岁。分析结果显示,较短睡眠持续时间(<6小时)与疫苗反应之间的关系未能达到显著(ES=0.29)。由于老年人的睡眠持续时间普遍下降,于是研究人员在排除≥65岁老年人数据之后,再次进行了探索性分析。 对剩余299人(18-60岁)的分析显示,较短的睡眠持续时间(<6小时)与疫苗反应降低显著相关(ES=0.59)。其中,男性睡眠不足与抗体反应之间的关系比女性更显著(ES=0.75 vs 0.55)。 在使用客观睡眠持续时间进行分析的研究中,短睡眠对疫苗反应有强烈的负面影响(ES=0.79)。男性睡眠不足与抗体滴度较低有关,总体ES[95%CI]=0.93;但是在女性中,这种关联不显著(ES=0.42)。 此外,虽然不知道现在还有多少人关心COVID-19,研究人员还是收集了辉瑞-BioNTech(BNT162b2)COVID-19疫苗接种之后的抗体反应数据。假设睡眠限制对COVID-19疫苗抗体反应的影响与流感疫苗类似,那么据估算,低睡眠质量状态下接种的COVID-19疫苗,抗体反应更接近于正常睡眠时间接种2个月后的抗体反应。 但是不管怎么说,未来还是需要更大规模的研究来定义疫苗接种前后的时间窗口,最大程度地优化睡眠时间,让疫苗尽可能发挥更强的保护作用。同时,性激素对疫苗接种抗体反应的影响,也值得继续深入探讨。 参考文献: [1] Spiegel K, Rey A E, Cheylus A, et al. A meta-analysis of the associations between insufficient sleep duration and antibody response to vaccination[J]. Current Biology, 2023, 33(5): 998-1005. e2. [2] Demonbreun A R, Sancilio A, Velez M E, et al. COVID-19 mRNA vaccination generates greater immunoglobulin G levels in women compared to men[J]. The Journal of infectious diseases, 2021, 224(5): 793-797. [3] Watanabe M, Balena A, Tuccinardi D, et al. Central obesity, smoking habit, and hypertension are associated with lower antibody titres in response to COVID‐19 mRNA vaccine[J]. Diabetes/metabolism research and reviews, 2022, 38(1): e3465. [4] Lange T, Perras B, Fehm H L, et al. Sleep enhances the human antibody response to hepatitis A vaccination[J]. Psychosomatic medicine, 2003, 65(5): 831-835.