按下“生命暂停键?” 科学家首次在小鼠体内找到“冬眠开关”
2020-06-17
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童话故事里的睡美人,沉睡100年容颜不老;科幻电影中的宇航员,躺在休眠舱里穿越浩瀚太空……这些故事一直启发着人们的想象力。人类也能“休眠”吗?
 
两支研究团队同时发现小鼠体内的“冬眠开关”
 
严寒的气候或食物短缺会使大自然中的一些动物进入类似睡眠的状态。与日常睡眠不同,这种状态可以使动物自身的体温显著下降、心跳减慢、呼吸变弱,耗氧量更少,从而能提高动物的生存机会。
 
虽然冬眠在自然界中很常见,但人们对冬眠和麻木的生物学机制仍然知之甚少,这激发了很多科学家为之探索。
 
近日,来自美国哈佛医学院和日本筑波大学的两支研究团队,同时在《自然》上发表了两篇研究论文,发现小鼠的大脑中存在特殊的神经元,当这些神经元受到刺激时,可以触发小鼠进入类似冬眠的状态,使其体温和耗能大大降低。当神经元的活动被阻断时,这种状态会恢复正常。
 
研究人员注意到,相比于吃饱的小鼠,食物匮乏、环境温度低至22℃的小鼠会进入一种短暂的麻木萎靡状态。尤其是核心体温、耗能和身体活动显著下降。基于此,研究人员利用神经元活性的生物标记物,在小鼠下丘脑的一个特定区域(内外侧视前区)确定了一组神经元。
 
一旦刺激这组神经元,就能让饥饿的小鼠进入麻木状态,即体温降低、活动减少;当该神经元活动被抑制时,小鼠会立即恢复正常。
 
与此同时,日本筑波大学的科学家们采用不同的方法,在下丘脑的类似区域,找到了同样的“神经开关”。
 
按下“生命暂停键” 或许没有那么遥远。
 
研究人员进一步分析了占据这一区域的神经元,用单细胞RNA测序法观察了代表36种不同细胞类型的近5万个单个细胞,最终确定了由神经递质转运体基因Vglut2和肽Adcyap1标记的麻木驱动神经元的一个子集。单独刺激这些神经元就足以引起体温和运动活动的快速下降,这是冬眠的主要特征。
 
此外,研究人员指出,在既不冬眠也没有日常麻木萎靡的大鼠身上,激活这类神经元也会触发与小鼠类似的冬眠状态。
 
通过更好地理解小鼠和其他动物模型中的这些过程,我们能了解什么是麻木和冬眠,以及它们如何影响细胞、大脑和身体。如果有一天能在人类身上引起麻木或冬眠的话,其意义是深远的。
 
“人工冬眠”未来在医疗界或可打开一扇新的大门,可能会有广阔的应用。例如预防卒中时的脑损伤,为新陈代谢疾病提供新的治疗方法;可以在临床手术中代替麻醉;延长寿命……
 
尽管人类是否也具备了能触发类似冬眠状态的特殊神经元、是否能在人类身上诱发这种状态尚属未知,但这是一个值得探索的目标。
 
 
 
 
 
 
(环球医学编辑:余霞霞)

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参考资料

Nature 11 June 2020 doi: 10.1038/d41586-020-01600-5

Flipping the switch on the body’s thermoregulatory system/ A discrete neuronal circuit induces a hibernation-like state in rodents

https://www.nature.com/search?q=Flipping+the+switch+on+the+body%60s+ https://www.nature.com/articles/s41586-020-2163-6

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