虽然你的身体可能会抱怨时差带来的诸多不适，但你的大脑可能会感谢你的跨时区旅行。
在一项新的研究中，西北大学的研究人员在亨廷顿舞蹈症果蝇模型中诱导了时差反应，发现时差反应保护了果蝇的神经元。随后，研究小组发现并测试了一种生物钟控制的基因，这种基因在被击倒时也能保护大脑免受疾病的侵袭。
这些发现揭示了减缓或预防神经退行性疾病进展的潜在新治疗途径。
Ravi Allada
“这似乎违反直觉，但我们证明了一点压力是有益的，”西北大学的拉维阿拉达(Ravi Allada)博士说。“我们巧妙地控制了生物钟，而压力似乎具有神经保护作用。”
这项研究今天(4月2日)发表在《细胞报告》杂志上。阿拉达是西北大学温伯格艺术与科学学院的杰出教授兼神经生物学系主任。他还是西北大学睡眠和昼夜节律生物学中心的副主任。
患有神经退行性疾病的患者，他们的昼夜节律或睡眠-觉醒周期经常受到严重干扰。他们可能比平时睡得更多，或者失去保持睡眠的能力。这可能会导致夜间游荡、焦虑加剧、普遍的压力和生活质量下降。
阿拉达说:“我们早就知道生物钟紊乱是神经退行性疾病的早期征兆。”在很多情况下，睡眠中断先于其他症状出现。但我们不知道昼夜节律紊乱是疾病的原因还是疾病的后果。”
为了探究这个问题，Allada使用了亨廷顿舞蹈症果蝇模型，这是一种被广泛研究的生物模型，用于研究昼夜节律和神经退行性疾病。尽管果蝇与人类似乎完全不同，但控制果蝇睡眠-觉醒周期的神经元与人类惊人地相似。携带亨廷顿氏舞蹈症突变基因的果蝇也表现出与人类类似的症状:寿命缩短、运动障碍、神经退行性变、昼夜节律紊乱，以及大脑中患病蛋白质的积累，这些蛋白质聚集在一起导致神经元死亡。
Allada解释说:“正常情况下，果蝇醒来后会变得非常活跃，然后睡觉，变得不活跃。”“这是一个24小时的模式。亨廷顿模型中没有节奏。苍蝇总是醒过来然后睡着。”
阿拉达的团队用两种不同的方式改变了果蝇的昼夜节律。对于一组果蝇，研究人员通过改变它们每日的光暗周期来改变它们的环境。这种方法使果蝇的寿命从24小时缩短到20小时。对于另一组果蝇，研究人员改变了一种基因，这种基因以控制体内的生物钟而闻名。
我们早就知道生物钟紊乱是神经退行性疾病的早期征兆。在许多情况下，睡眠中断先于任何其他症状。拉维·阿拉达
神经生物学家
阿拉达说:“我们基本上是让苍蝇每天都有时差反应。”“这就像每天向东走四个小时。”
在这两种情况下，突变的亨廷顿病蛋白聚集的神经元死亡越来越少。阿拉达很惊讶，他原以为时差反应会对大脑造成更大的损害。他说:“我们想知道生物钟是否与这种疾病有关。”“事实证明，时钟很重要——但在某种程度上，我们无法预测。”
阿拉达和他的团队对这个结果如此着迷，以至于他们把研究又向前推进了一步。他们决定对几十个时钟控制的基因进行筛选，找出一个也可能同样保护大脑免受神经退行性疾病影响的基因。
研究小组将注意力集中在一种编码“热休克组织蛋白”(简称hop)的基因上。这种基因不仅受人体生物钟控制，还负责蛋白质折叠。由于错误折叠的蛋白质可以导致许多不同的神经退行性疾病，Allada认为hop是一个有趣的目标。他和他的团队用导致亨廷顿舞蹈症的蛋白质敲除了果蝇的啤酒花基因，并再次感到惊讶。敲除该基因可以恢复果蝇的节律性昼夜节律时钟，减少大脑中患病蛋白质的聚集，并减少被这些蛋白质杀死的神经元数量。
阿拉达说:“我们认为抑制这种帮助蛋白质正确折叠的基因会使情况变得更糟，但它们会变好。”“这再次表明，一点点压力可能是好的。”
接下来，Allada计划在老年痴呆症果蝇模型中测试这种方法。他认为，靶向并敲除hop基因可能是减缓各种神经退行性疾病进展的早期干预手段。
这项名为“生物钟功能与热休克组织蛋白协同调节亨廷顿突变体聚集和毒性”的研究得到了大脑研究基金会和国防高级研究计划局(批准号D12AP00023)的支持。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.northwestern.edu/stories/2019/04/circadian-clock-plays-unexpected-role-in-neurodegenerative-diseases/