人为什么要睡觉?非要睡觉吗

生当中,大约有1/3的时间都是在睡眠钟度过的。毫无疑问,睡眠是人类最基本的需求。睡眠的作用有补充人体的能量,增强自身抵抗力,促进人体的正常生长发育,使人体得到充分的休息等。

睡眠对于保护人的心理健康与维护人的正常心理活动极其重要,有相关文献报道指出,每日睡眠不足4小时的人,其死亡率比每日睡7-8小时的人高出180%以上。

但是从演化的角度去思考时,睡眠却仍然是一个难以破解的难题。虽然睡眠对所有拥有神经系统的动物来说都是不可或缺的,但在自然界中包括我们人在内,动物都时刻处于生存竞争当中,在睡眠时,丧失警惕的动物更容易被捕食,那为什么即使冒着这样的风险也要睡觉呢?

经典的睡眠调控模型认为,睡眠的调节分为昼夜节律睡眠稳态两个方面。昼夜节律通过内在的生物钟控制一天中睡眠觉醒的时间;睡眠稳态主要由睡眠压力进行调控,控制机体获得一定的睡眠量。

“稳态睡眠压力”表示了动物对睡眠的需求,目前,主流理论认为,腺苷参与到睡眠稳态调节过程中,其在清醒状态下的积累导致了“困意”的产生。

此前来自于以色列的研究团队发布于Molecular Cell的文章为我们进一步揭示了睡眠之谜,该项目通过对斑马鱼进行研究从而在分子水平上对睡眠机制进行了进一步的解释说明。该研究为我们提供了一条线索,在清醒与睡眠之间交替的还有机体DNA的损伤和修复。

在清醒状态下,由于各种生命活动以及外界环境因素影响,包括神经元细胞在内的细胞DNA发生损伤并积累,这种损伤包含了DNA双链的断裂。DNA作为生物的遗传物质,在生命活动中起着不可替代的重要作用,如果这种损伤持续将会对机体造成十分严重的影响。

与此相对的机体内有着DNA修复机制,基于这种机制,细胞内无时无刻在对受损DNA进行修复。然而,因为清醒状态下DNA损伤也在持续,所以或许起到决定性作用的是在睡眠阶段的高效修复

因此为了寻找睡眠与DNA损伤/修复的确切关系,研究团队利用经典模式动物斑马鱼进行了一系列实验。他们通过能导致神经元异常兴奋的药剂,使得斑马鱼保持在清醒状态。随后,他们检测了斑马鱼神经元中DNA双链断裂的情况。

实验结果显示,伴随着斑马鱼清醒的过程,其神经元中DNA双链断裂明显增多,随着该过程不断积累,斑马鱼对于睡眠的需求也逐步增加,当损伤达到某一阈值时,因为稳态睡眠压力的作用,斑马鱼进入睡眠状态。同时,该团队还找到了斑马鱼修复损伤所需的最短时间:6小时。如果达不到这个时间,DNA损伤无法完全修复,斑马鱼就会在白天继续睡觉。

随后,该研究还深入探讨了具体是哪些分子参与了这个修复过程。通过荧光标记修复蛋白,他们发现了一种名为PARP1的蛋白质在相关神经机制中扮演者关键角色。在整个修复过程中,PARP1蛋白是最先响应的蛋白。其主要作用是标记DNA的受损位置并招募其他相关系统来进行修复工作。在清醒的时候,该蛋白聚集的情况更多,而睡眠时则相对较少。

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