2022-03-02 07:30

年纪大，睡不香的原因找到了！斯坦福发表Science，原来是因为这种神经元太兴奋...

在我们通常的认知里，老年人睡眠有两个很明显的特征：一是睡得少，二是睡眠轻。

正所谓：衰老少睡眠，睡晚觉常早；五更揽衣起，漏鼓犹考考。（五更指的是凌晨3-5时）

虽然老年人睡得少，但并不意味着他们不需要充足的睡眠，睡眠对人体有消除疲劳、恢复体力、保护大脑、增强免疫力、延缓衰老的作用，越是体弱多病的老年人越需要高质量的睡眠。

根据2015年美国国家睡眠基金会推荐的睡眠时间，65岁以上的老年人睡眠时间应该达到7-8小时。

老年时期睡眠欠佳，不仅是一个“跨人种”的问题，还是一个“跨物种”的问题，老年果蝇、老年小鼠同样经历着睡眠轻、夜间易醒的困扰，提示不同物种“碎片化睡眠”背后有一套共同的调控机制在发挥作用。

近期，来自斯坦福大学的Luis de Lecea教授领导的团队揭开了导致老年期睡得轻、易醒的神经机制，该研究发表于国际顶级期刊Science杂志。

首先，研究人员认为睡眠过程中容易醒，可能是调控睡眠-觉醒的神经通路出了问题，于是他们决定从下丘脑泌素（hypocretins，Hcrt）神经元入手，Hcrt神经元的激活能够促进大脑从睡眠状态转醒，并维持在觉醒状态。

相反，如果Hcrt神经元功能丧失，则会导致发作性睡病——患者白天即使力求保持清醒，但总是不可抗拒地进入短暂睡眠状态，睡眠一般持续几分钟，发作不择时间、地点及活动情况，由此可见Hrct神经元在睡眠-觉醒调节的重要作用。

在实验中可以看到，和年轻的小鼠（3-5个月）相比，年老的小鼠（18-22个月）整个睡眠时间段中Hcrt神经元激活的次数更多，对应的是它们睡眠中醒来的次数增多，意味着老年鼠睡眠更加“碎片化”。

图注：年轻鼠和年老鼠睡眠期间，非快速眼动睡眠（NREM，紫色），快速眼动睡眠（REM，蓝色），觉醒期（Wake，橘色）占比，黑色箭头指向Hcrt神经元激活

接下来，研究人员利用AAV病毒转染小鼠，特异地给小鼠Hcrt神经元安装了一个“光控开关”，在蓝光照射下，小鼠Hcrt神经元激活。

光遗传实验结果显示，在相同强度的蓝光刺激下，老年鼠Hcrt神经元迅速激活——老年鼠醒来得更快，并且清醒的时间更久，而要想将睡眠中的年轻鼠唤醒，则需要更强的蓝光刺激，说明老年鼠Hcrt神经元更容易兴奋，因此老年鼠更容易从睡眠状态中转醒。

那么问题来了，老年鼠Hcrt神经元为何如此容易兴奋呢？

我们知道，神经元在安静状态下处于“外正内负”的静息电位，受到刺激后，细胞膜外Na+离子大量内流产生“外负内正”的动作电位，随后，细胞膜上的电压门控K+离子通道打开，K+离子外流，膜内电位迅速下降，神经元重新回到 “外正内负”的静息电位。

而老年鼠Hcrt神经元之所以容易兴奋，原因就在于神经细胞膜上的K+离子通道KCNQ2/3数量变少，K+离子外流减少，神经元产生动作电位后，不能完全恢复到静息状态，下一次只需要一个小小的刺激，又能点燃神经元，因此老年鼠Hcrt神经元更容易兴奋。

为了进一步证实K+离子通道在这一过程中的关键作用，研究人员向年轻小鼠的Hcrt神经元中加入K+离子通道的抑制剂XE991，降低神经元K+离子外流，结果年轻的Hcrt神经元出现了和老年Hcrt神经元一样的兴奋性增高。

而如果向老年小鼠的Hcrt神经元中加入K+离子通道激活剂flupirtine，促进K+离子外流，就能降低老年Hcrt神经元的兴奋性，使得神经元更容易保持在静息状态，老年鼠也更不容易醒来。

本研究证明了老年期Hcrt神经元兴奋性增高是导致“睡眠碎片化”的关键，激活K+离子通道，促进神经元恢复静息状态，降低Hcrt神经元兴奋性，则有望改善老年人睡眠浅、夜间易醒的问题。

“改善老年人睡眠，目前安眠药并不是一个最佳选择，长期服用很容易产生依赖性，并且会导致老年人认知功能受损，增加他们跌倒和骨折的风险。针对一个单一的靶点（K+离子通道），或许能够在保证效果的同时，减少副作用。目前用于治疗癫痫的一种药瑞替加宾正是靶向类似途径的，未来在临床试验中有望用于治疗老年人失眠症状。”该研究负责人de Lecea教授总结道。

参考来源：

Li SB, Damonte VM, Chen C, Wang GX, Kebschull JM, Yamaguchi H, Bian WJ, Purmann C, Pattni R, Urban AE, Mourrain P, Kauer JA, Scherrer G, de Lecea L. Hyperexcitable arousal circuits drive sleep instability during aging. Science. 2022 Feb 25;375(6583):eabh3021. doi: 10.1126/science.abh3021. Epub 2022 Feb 25. PMID: 35201886.

撰文|四五七

编辑 |Swagpp

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