睡眠和衰老与氧化应激的关系

在喝了一种神秘药水后，Rip Van Winkle睡了20年，终于醒了一个老人。如果它被标记为“氧化应激”，也许他会避免使用魔药，这是指与生命，衰老和退行性疾病有关的线粒体活性副产物。科学家现在报道，氧化应激通过离子传输通道影响睡眠控制神经元，这些通道被命名为Sandman和Shaker。

根据牛津大学的科学家的说法，关于氧化应激的新发现使我们更接近了解睡眠是如何被调节的，开发治疗睡眠障碍的新药物，以及确认长期睡眠不足和寿命缩短之间的可疑联系。

“氧气罐带有爆炸危险标签并不是偶然的：不受控制的燃烧很危险，”负责牛津团队的神经电路和行为中心主任兼Waynflete生理学教授GeroMiesenböck博士说。“动物，包括人类，在使用他们呼吸的氧气将食物转化为能量时面临着类似的风险：不完全包含的燃烧导致细胞中的”氧化应激“。

“这被认为是导致衰老的原因，也是导致我们晚年衰退的退行性疾病的罪魁祸首。我们的新研究表明，氧化应激也会激活控制我们是否进入睡眠状态的神经元。“

这项新研究发表在3月21日的“自然”杂志上，题为“钾通道β-亚基偶联线粒体电子传递到睡眠中。”文章描述了牛津团队如何研究果蝇睡眠的调节 - 动物近50年前，它还提供了对生物钟的第一次见解。每只苍蝇都有一套特殊的睡眠控制神经元，脑细胞也存在于其他动物身上，并被认为存在于人体中。

“在果蝇果蝇中，”文章解释说，“大约二十多个睡眠诱导神经元向背扇形体(dFB)投射，通过对两种钾电导的拮抗调节来调节它们的电输出以满足睡眠需求：泄漏通道桑德曼在清醒期间施加沉默，而通过振荡器增加的A型电流在睡眠期间支持强力射击。

在先前的研究中，Miesenböck及其同事发现dFB神经元的作用就像一个开关：如果神经元是电活动的，那么苍蝇就会睡着;当他们沉默时，苍蝇醒着。

“我们表明线粒体电子传递的氧化副产物通过与ShakerKVβ亚基的氧化还原酶结构域结合的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)辅因子调节dFB神经元的活性，Hyperkinetic，”新的研究表明。“睡眠丧失会升高dFB神经元中的线粒体活性氧，通过将Hyperkinetic转换为NADP+结合形式来记录这种上升。辅助因子的氧化减缓了A型电流的失活，增加了动作电位的频率，从而促进了睡眠。

Shaker和Sandman通道产生并控制脑细胞通信的电脉冲。睡眠和清醒之间的主要区别是有多少电流流过Shaker和Sandman。在睡眠期间，大部分电流都通过Shaker。

“这变成了一个棘手的大问题'我们为什么要睡觉?'一个具体的，可解决的问题，“当前研究的共同作者之一Seoho Song博士说。“是什么原因导致电流流过Shaker?”

该团队在Shaker频道的一个组件中找到了答案。

“悬浮在Shaker导电部分下面的是另一部分，就像热气球下的缆车一样，”牛津大学博士后的主要作者Anissa Kempf博士指出。“吊舱中的乘客，小分子NADPH，在两种化学状态之间来回翻转 - 这调节了振荡器的电流。反过来，NADPH的状态反映了细胞经历的氧化应激程度。失眠会导致氧化应激，从而推动化学转化。“

在这种机制的一个引人注目的证明中，闪烁的NADPH化学状态的闪光让苍蝇入睡。

根据Miesenböck的说法，同样改变Shaker-NADPH化学成分的药物可能是一种强效的新型安眠药：“睡眠障碍很常见，安眠药是最常用的处方药之一。但是现有的药物存在混乱，健忘和成瘾的风险。针对我们发现的机制可以避免一些副作用。“