会议报道 | 生物节律与睡眠：寻找白天与黑夜之间的生理调节机制

日出而作、日落而息——从清晨到日落，昼夜更替带来的光照变化对于人类的睡眠有着重要的调节意义：在白天人们精力充沛的工作生活，而当太阳落下，人们在黑暗中很快入睡。睡眠和每天的光照变化有着密切的联系，其背后有着复杂的生理调节机制。

2022年9月3日下午，中国睡眠协会第十四届全国学术年会在成都召开“生物节律与睡眠及生理调节”专题研讨会，本次会议由苏州大学张勇教授与苏州大学剑桥-苏大基因组资源中心徐璎教授共同主持，会议邀请到了华中科技大学张珞颖教授，苏州大学剑桥-苏大基因组资源中心徐璎教授，浙江大学脑科学与脑医学学院郭方教授，吉林农业大学李志鹏教授，中山大学郭金虎教授等专家学者，从生物节律与睡眠及其生理调节机制研究出发，分享了最新研究动态。本次会议得到天桥脑科学研究院（Tianqiao & Chrissy Chen Institute，TCCI）旗下追问媒体（Nextquestion）的独家报道支持。

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张珞颖：昼夜节律光感受器受体调节季节性睡眠障碍

▷ 图片来源：会议材料

季节性情感障碍是一类由于秋冬季节白昼时间过短导致的抑郁症，嗜睡是季节性情感障碍的重要伴随症状之一，春夏时节症状自发好转，这提示不同季节睡眠有不同的调控机制。季节的变化伴随光周期的改变，不同光周期下睡眠如何调控？

生物钟在适应季节性光周期变化发挥重要作用，由此引申出生物钟是否参与睡眠的季节性调控这一科学问题。张教授选取果蝇作为研究对象，结合遗传学、药理学、行为学等手段，运用假说-实验验证的方法，汇报了如何通过发现生物钟光受体隐色素基因（Cryp，tochrome，CRY）在不同光周期下对果蝇睡眠的影响，揭示了GABA能神经元参与调控短光周期下果蝇睡眠与觉醒的分子与环路机制。该研究为进一步研究生物节律与睡眠及生理调节奠定了基础。

徐璎：视交叉上核与负向应激

下丘脑视交叉上核（SCN）在正常情况下对生理稳态的维持有加强作用，但是疾病状态下SCN是否有利于机体稳态尚不清楚。已有研究表明小鼠在温和冷环境下限制性饮食会导致其死亡，但是SCN毁损则可以挽救这一过程，SCN毁损是否对生命体应激反应具有积极意义？徐教授针对上述科学问题汇报了实验室最新研究发现。

▷ 图片来源：会议材料

徐璎实验室的研究表明在特定时间段的限制性饮食能够引导睡眠觉醒改变，并在此过程中监测到SCN神经元钙信号变化，提示SCN与组织稳态之间存在相互调节机制，这挑战了以往的理论。心梗后心功能损害实验、生物钟基因敲除实验、儿茶酚胺水平检测、炎症愈合及巨噬细胞极化等系列实验表明SCN损毁有利于应激条件下机体稳态维持，进一步的研究表明胰岛素样生长因子2（IGF-2）在心梗后的修复、巨噬细胞转化过程中发挥重要作用。

最后，徐教授指出SCN毁损可以促进应激反应，让机体快速恢复稳态。在生理稳态发生变化时，SCN可能负调控了生理稳态，不过要证明这一理论需要进一步的研究支撑。

郭方：一种特定可感知温度变化的昼夜节律环路——重置果蝇睡眠-觉醒模式

▷ 图片来源：会议材料

生物钟对个体的生存及本能行为的调节具有重要意义，调节生物钟的分子机制进化上高度保守。哺乳动物和人体实验表明温度和光照周期的改变会影响个体的睡眠时长和结构，但是温度如何整合到生物钟相关的神经环路以调控包括睡眠晚间峰及睡眠的发起尚未得到清晰阐述。

郭方实验室就近年来学界关于DN1a、DN1p两种神经元对低温响应的两种不同认识进行了探索。研究通过双光子、钙成像、神经药理学结合行为学对生物钟环路分子机制进行了深入研究，研究结果揭示了DN1a神经元在果蝇温度调节生物钟过程中的作用：DN1a参与了果蝇对低温响应的神经投射机制，同时研究找出了DN1a抑制性输入在升温反应中的环路机制。该研究将帮助我们进一步认识生物钟环路如何整合外界信息以及如何通过分子机制调控睡眠。

李志鹏：反刍动物昼夜节律的分子机制与启示

▷ 图片来源：会议材料

驯鹿是唯一在环北极和亚北极地区分布的鹿科动物，为了适应恶劣的自然环境过程驯鹿有了适应性的代谢与生理改变，但同时也丢失了24小时的生物节律——然而个体的生存和发展离不开生物节律的调控，因此驯鹿生物节律调控的分子机制始终吸引着科学家研究和了解。

李志鹏实验室通过基因组解析的方法对驯鹿的节律牵引通路，通过对野生与驯化群体的雌性生长鹿茸、维生素D代谢等进行了分子机制的比较解析，就反刍动物如何适应恶劣环境，其背后的感觉器官的共适应机制、血管系统的进化机制以及代谢与生理相适应及其机制进行了阐述。最后李教授指出绵羊可以作为非常好的脑功能与节律研究模型，对研究脑睡眠背后的调节机制有着重要的借鉴意义。李教授的研究为从进化的角度理解反刍动物昼夜节律的分子机制提供了很好的路径。

郭金虎：特殊环境或作息对节律、睡眠及工效的影响

▷ 图片来源：会议材料

地球上绝大部分生物都具有生物节律，对于人类而言，生物节律的紊乱会导致个体的生理、情感、认知等方面出现各种各样的问题。但是在某些特殊的情况下，人类可能需要在一些特殊的环境下调节自身的睡眠，比如在航天和深海作业中，特殊环境下人类的生物节律和睡眠背后的调节机制尚不清晰。

郭金虎实验室首先从粗糙链孢酶开始进行研究，发现不同光照周期对粗糙链孢酶生长速度和繁殖能力会产生显著影响，并揭示了生物节律在分子和生理水平失同步的机制。郭教授指出特殊轮班作息会影响生物节律与警觉度，随后在实验中招募志愿者进行32.5个小时的睡眠剥夺实验，并同步测试志愿者的人体神经递质释放和炎症因子表达的水平，发现睡眠剥夺会导致人体调节因子的释放出现波动，研究进一步揭示了背后的分子调节机制。不过郭教授指出当前的课题研究结果和之前研究得出的生物节律结果有矛盾之处，研究将继续深入以更进一步了解背后的调节机制。

结语

日升月落，昼夜更替是千年来的自然法则，为了适应环境，人类在这个过程中也进化出对应的调节机制。生物节律调节机制的研究将帮助我们更好地了解自身，同时也将为生物节律紊乱导致的疾病带来新的治疗方法。

来源：Nextquestion