细胞外β-淀粉样蛋白(Aβ)的积聚被认为在阿尔茨海默病的发病机制中扮演重要角色。当大脑组织液(ISF)中的Aβ肽增加到一定水平,便形成淀粉样蛋白斑块。美国科学家最新研究发现,食欲素通过调节睡眠-清醒周期,从而影响大脑组织液中的Aβ水平。
美国圣路易斯市华盛顿大学的David M. Holtzman和同事通过微量透析测定了野生小鼠和阿尔茨海默病模型转基因小鼠大脑海马区组织液中的Aβ水平。他们发现,大脑组织液中的Aβ水平呈现日变化——在清醒期间较高,在睡眠中较低——这种变化在两种小鼠和健康人类中均有发现,表明其源自正常的调节过程。在转基因小鼠中,Aβ水平与清醒的总时间相关。
家鼠在持续光照下并不会消除睡眠-清醒周期或Aβ水平的波动。与此相反,相对于正常光周期,被剥夺睡眠的小鼠大脑组织液中Aβ水平升高,而随着动物睡眠,Aβ水平立即减少。这些发现表明,大脑组织液中Aβ水平的调节与睡眠-清醒周期紧密相关,而非暴露于光线或黑暗。
鉴于食欲素是睡眠和失眠的主要调节因子,科学家研究了这种神经肽是否也调节大脑组织液中Aβ的日变化。在光周期开始的6小时内(此时Aβ浓度通常较低,小鼠处于睡眠状态),向脑室内注射食欲素增加了大脑组织液中的Aβ水平和失眠效果。相反,通过微量透析持续24小时施用食欲素受体拮抗剂,则减少了失眠和全部大脑组织液中的Aβ水平,同时消除了每日的Aβ波动。去除拮抗剂后,昼夜节律立即恢复。这些发现表明,食欲素信号调节了大脑组织液中的Aβ水平。
睡眠-清醒周期调节Aβ水平的发现引出了一个问题:慢性睡眠剥夺是否会导致Aβ在大脑中积聚?研究人员发现,与未被剥夺睡眠的对照组相比,睡眠剥夺的转基因小鼠形成了更大的Aβ蛋白斑块沉积。更为重要的是,施用食欲素受体拮抗剂减少了多个大脑区域中蛋白斑块的形成。该研究成果发表于美国《科学》杂志。
这项研究表明,食欲素信号和睡眠-清醒行为调节了可溶性Aβ在大脑组织液中的水平,操纵其中任何一个因素都能影响阿尔茨海默病小鼠模型中Aβ蛋白斑块的形成。有趣的是,睡眠紊乱在神经退行性疾病患者中很常见。未来的研究将调查在可能罹患阿尔茨海默病的个体中改善睡眠模式或操控食欲素水平,是否能够减缓淀粉样蛋白斑块和最终痴呆的形成。