晚上睡个好觉对身心都有奇效。但究竟是什么决定了我们需要睡多久，又是什么导致我们睡得更深呢?在一项新的研究中，筑波大学的研究人员现在提供了一些答案，揭示了脑细胞内调节睡眠长度和深度的信号通路。
该研究的资深作者Hiromasa Funato教授说:“我们检查了小鼠的基因突变，以及这些突变如何影响它们的睡眠模式。我们发现了一种突变，导致小鼠比平时睡得更长、更深。”研究人员发现，这是由一种称为组蛋白去乙酰化酶4 (HDAC4)的低水平引起的，这种酶已知可以抑制靶基因的表达。
先前对HDAC4的研究表明，它在磷酸化过程中受到磷酸分子附着的很大影响。当这种情况发生时，HDAC4倾向于远离细胞核，对某些蛋白质的抑制就会降低。研究人员对HDAC4的磷酸化是否会影响睡眠很感兴趣。
Funato教授说:“我们专注于一种叫做盐诱导激酶3的蛋白质，也被称为SIK3，它能磷酸化HDAC4。我们之前发现这种蛋白质对睡眠有很强的影响。”研究小组发现，当缺乏SIK3或HDAC4被修饰以防止磷酸化时，小鼠睡眠更少。相比之下，当小鼠SIK3更活跃时，HDAC4的磷酸化增加，它们睡得更多。他们还发现了另一种蛋白质LKB1，它能磷酸化SIK3，在缺乏睡眠时也有类似的睡眠抑制作用。
“我们的研究结果表明，在脑细胞中有一个从LKB1到SIK3，然后到HDAC4的信号通路，”该研究的联合资深作者Masashi Yanagisawa教授说。“这一途径导致HDAC4的磷酸化，促进睡眠，最有可能是因为它影响了促进睡眠基因的表达。”
研究小组进行了进一步的实验，以确定这些通路调节睡眠的脑细胞。这涉及改变不同细胞类型和大脑区域中SIK3和HDAC4的数量。结果表明，皮层细胞内的信号调节睡眠深度，而下丘脑细胞内的信号调节深度睡眠时间。对于这两个大脑区域，兴奋性神经元，可以激活其他神经元，被确定为发挥关键作用。
这些结果为睡眠是如何被调节提供了重要的见解，这可能会导致对睡眠障碍的更好理解以及新治疗方法的开发。
Staci J. Kim, Noriko Hotta-Hirashima, Fuyuki Asano, Tomohiro Kitazono, Kanako Iwasaki, Shinya Nakata, Haruna Komiya, Nodoka Asama, Taeko Matsuoka, Tomoyuki Fujiyama, Aya Ikkyu, Miyo Kakizaki, Satomi Kanno, Jinhwan Choi, Deependra Kumar, Takumi Tsukamoto, Asmaa Elhosainy, Seiya Mizuno, Shinichi Miyazaki, Yousuke Tsuneoka, Fumihiro Sugiyama, Satoru Takahashi, Yu Hayashi, Masafumi Muratani, Qinghua Liu, Chika Miyoshi, Masashi Yanagisawa, Hiromasa Funato. Kinase signalling in excitatory neurons regulates sleep quantity and depth. Nature, 2022