会议追问 | 光感受器基因在果蝇和哺乳动物中有何区别？周期节律如何调控神经元？

2022年9月3日，中国睡眠协会第十四届全国学术年会召开了“生物节律与睡眠及生理调节”专题研讨会，多位睡眠领域的专家在线上围绕睡眠相关调节机制展开了精彩的演讲，从昼夜节律到限制饮食，从温度感受到碎片化睡眠，再到特殊环境下的睡眠模式等等多种角度阐述睡眠的生理调节机制，碰撞出智慧的火花，为大家带来了睡眠的生理调节机制的前沿研究进展。

追问媒体对会议期间在线观众的精彩提问进行了整理，包括光感受器、睡眠调控、进化机制及特殊环境睡眠等多个领域，与会专家和观众进行了热烈的讨论。以下为问题精选内容，欢迎阅读，并留下您的想法与解答。

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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

Q：果蝇中隐色素（Cryp，tochrome，CRY）是光感受器，但哺乳动物并非如此，如何将果蝇作为模式生物和人类的季节性睡眠联系起来？

A：张珞颖：为了确认CRY在哺乳动物中的作用，我们首先在小鼠模型中进行了试验。首先，CRY基因在哺乳动物和果蝇中确实存在物种差异：CRY1基因、CRY2基因双敲的小鼠在短光照射下睡眠时长增加，同时在正常光照下睡眠时长也增加。

为此，我们寻找了在小鼠中有类似CRY基因在果蝇中效果的基因——OPN4基因（可以编码哺乳动物的视网膜自感光神经节细胞感光蛋白）。OPN4基因敲除的小鼠活动规律尽管在短光周期下和野生型小鼠有统计学差异，但是两者的睡眠时长没有显著差异，这一现象的解释可能和下丘脑视交叉上核（SCN）中的GABA能神经元比较富集有关。

因此，在果蝇中观察到的相关神经元的环路连接可能对小鼠在不同光周期下的睡眠调控机制有提示作用。但是目前来说，哺乳动物的睡眠节律调控可能不仅仅受到CRY基因或者OPN4基因的调控，可能还存在更多的基因调控，这还需要后续的实验进行验证。

Q：下丘脑视交叉上核中的GABA能神经元调控时候可以对节律变化做出反应？

A：张珞颖：是的，我认为是这样的。下丘脑视交叉上核中的GABA能神经元在不同光周期下的可塑性是有变化的。

# 郭方：睡眠/觉醒与环路调控

Q：不论是在白天还是黑夜，周期基因（Per基因）突变的果蝇都可以直接影响DN1的钙信号和神经元信号，这是如何实现的？

A：郭方：这背后可能有几种不同的调控方式。可能是白天Per含量下来后钙离子通道开放较多，也可能是生物钟转录调控所致。机制之一是白天Per含量下来后钠离子通道开放较多，导致DN1活性增高；到了晚上，Per含量上升，时钟周期（Clock Cycle）转录水平下调，导致钠离子通道表达不足，使得神经元活性受到抑制。

从我以前在国外从事遗传互作分析的经验来看，我推测周期基因可能本身就可以影响神经元的活性，不一定需要通过周期时钟来调控。目前我们已经着手验证这一猜想。

# 徐璎：视交叉上核与应激

Q：实验中胰岛素样生长因子2（IGF-2）表达为何如此高？其受到怎样的机制调控？有没有生物节律？其来源于大脑内部血液还是外周组织中的IGF-2的分泌被显著上调？

A：徐璎：目前来说，在研究中我们尚未确认高表达的IGF-2是大脑组织内部细胞自身分泌的，还是从肝脏等外周器官分泌后转运过来的，这需要进一步的研究确认。

平时人体内的IGF-2基因是静默不表达的，但是在一些神经疾病中IGF-2基因出现了表达，这表明该基因是可以被调控的，目前我们正在研究背后的调控机制。

# 郭金虎：特殊环境或作息对节律、睡眠及工效的影响

Q：在特殊环境中提及的炎症因子变化很多没有差别，志愿者的炎症因子水平有的上升、有的下降，如何看待这一结果？

A：郭金虎：首先志愿者的炎症因子并非没有变化，因差异变化选取的数值需要有一个大家公认的有差别的数值。我们的研究证实炎症因子确实有变化但是不明显——和RNA有着几倍乃至于几十倍的差距来说，蛋白质水平的变化差异并不显著。

# 李志鹏：反刍动物昼夜节律的分子机制与启示

Q：长颈鹿的基因进化大约从什么时间出现分歧？

A：李志鹏：反刍动物是3600万年前分化出来的。反刍动物的进化非常有意思，包括它的器官进化方面也出现了非常多的创新，比如它的角和具有特殊功能的胃，跟上一年比，它的器官都会有非常快的进化。

# 结语

不断地追问和探寻问题的答案，才能不断迫近真理的边界。睡眠背后的生物节律和生理调节仍旧有着诸多谜团等待我们探索，期待每一次追问都可以帮助我们找到研究的方向，并最终找到让更多人安然入睡的方法。

——本次“生物节律与睡眠及生理调节”专题研讨会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。

来源：Nextquestion