怎样才能每晚只睡4个小时又精力充沛？你的睡眠习惯，或许早已写在“出厂设定”
来源：生物谷 2021-03-24 22:02
2021年3月22日讯/生物谷BIOON/--虽然大多数专家会推荐成年人每日睡眠时间为7-9个小时、最适宜入睡时间在晚上10点-12点，以及午后2-4点适合打盹，但是你也许有你自己最适合的睡眠模式。 不管你习惯睡多少、怎么睡，这些习惯或许都是早已写在你基因里的“出厂设定”，今天，我们就来盘点一下那些科学家已经鉴定出来的睡眠相关的基因吧！
2021年3月24日讯/生物谷BIOON/--你晚上一般几点睡？你喜欢午睡吗？
虽然大多数专家会推荐成年人每日睡眠时间为7-9个小时、最适宜入睡时间在晚上10点-12点，以及午后2-4点适合打盹，但是你也许有你自己最适合的睡眠模式。
不管你习惯睡多少、怎么睡，这些习惯或许都是早已写在你基因里的“出厂设定”，今天，我们就来盘点一下那些科学家已经鉴定出来的睡眠相关的基因吧！
1.短睡基因
充足而有效的睡眠对我们的健康至关重要。然而有些人是天生的短睡眠者，他们比一般人的睡眠时间要短得多，他们既不想多睡，也不会在短睡的情况下对健康产生任何明显的负面影响。
2020年10月，来自美国加州大学旧金山分校的傅嫈惠、Louis J Ptáček 团队 在Cell 子刊 Current Biology 杂志上发表题为Mutations in Metabotropic Glutamate Receptor 1 Contribute to Natural Short Sleep Trait 的研究论文。他们发现，GRM1基因的两个独立突变会导致家族性自然短睡眠，携带这两种突变的小鼠都表现出了短睡眠行为。并且其大脑切片均显示出电特性改变，和兴奋性突触传递增加。这些结果充分显示了GRM1在调节睡眠时间中的重要作用。
事实上，这已经不是该团队第一次发现短睡基因了。在此之前，他们曾报道过DEC2、ADRB1和NPSR1等基因，它们的作用甚至比GRM1更强。
第一个短睡基因被报道于2009年，当时该团队在一对母女身上发现了一种名为DEC2基因的特定突变，她们每晚大约睡了6个小时后就会感觉休息得很好了。DEC2编码的一种蛋白会协助关闭其他基因的表达，包括编码已知调节觉醒（wakefulness）的食欲肽（orexin）的基因。虽然这项发现提供了第一个确凿的证据证明自然短睡眠是可以遗传的。但是这种突变非常罕见，并不适用于所有的短睡眠者。这项研究发表在2009年的Science期刊上，标题为The transcriptional repressor DEC2 regulates sleep length in mammals。
时间到了2019年，经过了十年的潜心研究，该团队再次报道了一个短睡基因——ADRB1。通过研究另一个包含天然的短睡者的家庭，研究人员鉴定出了这种突变。这种突变也极为罕见，他们估计其发生率大约为0.004%。携带这种突变的小鼠平均而言比对照小鼠每天少睡1个小时。该研究发表在2019年8月28日的Neuron期刊上，标题为A Rare Mutation of β1-Adrenergic Receptor Affects Sleep/Wake Behaviors。
不久之后，傅嫈惠团队再次发文，报道了短睡基因NPSR1。他们发现，该基因的突变与人类的自然短睡眠表型有关。携带NPSR1突变的人的睡眠时间往往比平均时间少2-4小时，而实验小鼠的睡眠时间则比平均少71分钟。此外，这些小鼠还能抵抗与睡眠不足有关的记忆缺陷。这项研究于2019年10月，发表在Science Translational Medicine期刊上，标题为Mutant neuropeptide S receptor reduces sleep duration with preserved memory consolidation。
如果说以上的基因突变都极为罕见，那么下面这个基因就似乎常见得多。研究显示，在欧洲平均每五人中就有一人体内含有这种基因。
来自英国爱丁堡大学和德国慕尼黑大学的研究人员对欧洲7个人群的4251人进行了高密度全基因组关联研究后发现，一种名为ABCC9的基因对人们的睡眠有一定的影响。
这项研究显示，这种基因的一个内含子突变会影响大约5%的睡眠时间变化。携带这种突变的人平均每夜要比没有这种基因的人多睡30分钟。在果蝇中，其保守的ABCC9同源物的RNA干扰敲除个体与正常的果蝇相比在夜间的前3小时失眠。该研究发表在2013年1月的Molecular Psychiatry期刊上，标题为A K(ATP) channel gene effect on sleep duration: from genome-wide association studies to function in Drosophila。
2.长睡基因
有些人睡很少的时间就可以精力充沛，但也有人没这么幸运，需要比大多数人睡更长的时间。
来自日本筑波大学的柳沢正史（Masashi Yanagisawa）教授团队通过使用基于脑电图/肌电图的随机突变小鼠筛选研究发现，Sik3蛋白激酶基因的剪接突变会导致总清醒时间显著减少。该研究于2016年11月发表于Nature期刊上，标题为Forward-genetics analysis of sleep in randomly mutagenized mice。
研究人员使用的是正向遗传学方法，首先筛选出了一个嗜睡的小鼠家系，这一家系的小鼠每天只有8.7个小时是清醒的，远远低于正常小鼠的清醒时间（约13个小时）。进一步分析数据可以发现，嗜睡家系小鼠主要是非快速眼动睡眠（NREMS）时间增加。
那么，嗜睡对应的基因是什么呢？研究人员通过定位，发现嗜睡家系小鼠在一个叫Sik3的激酶基因的一个内含子中的突变，是导致表型的原因。内含子本身并不参与编码蛋白，但是Sik3的这个突变在内含子中剪切体识别的位点，导致Sik3的mRNA剪切错误，最终导致Sik3蛋白缺失了一段。为了验证Sik3蛋白缺失了这一段是导致小鼠嗜睡的主要原因，研究者们利用基因编辑的手段在正常小鼠中制造了Sik3基因的缺失，结果发现表型和嗜睡小鼠一样，从而证明了他们的假设。
3.早睡基因
加州大学旧金山分校的傅嫈惠团队还曾在2007年报道过一个“早睡基因”。他们发现一种突变的“时钟”基因使得一些人能够早睡早起，导致一种叫做家族性睡眠时相提前综合症（familial advanced sleep phase syndrome，FASPS）的病症。这项研究发表在2007年1月12日的Cell杂志上，标题为Modeling of a Human Circadian Mutation Yields Insights into Clock Regulation by PER2。
研究人员通过对携带人类FASPS基因的小鼠进行研究，发现突变的Period 2(Per2)时钟基因（该基因对根据光线重新设置身体中心时钟至关重要）不能被另外一个控制它的酶所修饰。这种失控导致Per2信号拷贝数的减少以及睡眠模式的改变。这些证据或将帮助揭示这些人的天然身体时钟如何设置成这样一种早醒时间表。
4.午睡基因
有些人习惯在白天打盹，有些人在白天却如何也睡不着。近日，来自马萨诸塞州总医院（MGH）的研究人员领导的一项研究表明，一个人在白天睡多久觉，在一定程度上是由其基因控制的。
此前该团队已经确定了与睡眠时间、失眠以及早起或“夜猫子”倾向相关的基因。为了了解白天打盹的遗传机制，研究人员进行了全基因组关联研究(GWAS),
在这项迄今为止规模最大的研究中，MGH团队与西班牙穆尔西亚大学等机构合作，确定了数十个控制白天小睡倾向的基因区域。他们还发现了初步证据，表明午睡习惯与心脏代谢健康有关。
研究小组在深入研究数据后，发现了至少三种促进午睡的潜在机制:睡眠倾向，即有些人比其他人需要更多的睡眠；睡眠中断，即白天小睡可以帮助弥补前一天晚上的睡眠质量差；早起，即早起的人可能会通过打盹来补觉。
这项研究于2021年2月发表在Nature Communications期刊上，标题为Genetic determinants of daytime napping and effects on cardiometabolic health。
人们常常喜欢用“自律”、“懒惰”这样的词来评价具有不同睡眠习惯的人，而现在，越来越多的科学研究告诉我们，不同的睡眠模式也许是由基因决定，因此这样的评价也许并不公平。不管怎样，我们应该尊重差异、尊重需求，无论你是习惯如何睡眠，获得充足、高效的睡眠，让身体和大脑充分休息才是王道！（生物谷Bioon.com）
参考文献：
Guangsen Shi, Chen Yin, Zenghua Fan. Et al. Mutations in Metabotropic Glutamate Receptor 1 Contribute to Natural Short Sleep Trait. Current biology,VOLUME 31, ISSUE 1, P13-24.E4, JANUARY 11, 2021. https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.071
Ying He, Christopher R. Jones, Nobuhiro Fujiki. et al. The Transcriptional Repressor DEC2 Regulates Sleep Length in Mammals. Science 14 Aug 2009: Vol. 325, Issue 5942, pp. 866-870. DOI: 10.1126/science.1174443
Shi G, Xing L, Wu D, et al. A Rare Mutation of β1-Adrenergic Receptor Affects Sleep/Wake Behaviors. Neuron. 2019;103(6):1044-1055.e7. doi:10.1016/j.neuron.2019.07.026
Lijuan Xing, Guangsen Shi, Yulia Mostovoy. et al. Mutant neuropeptide S receptor reduces sleep duration with preserved memory consolidation. Science Translational Medicine 16 Oct 2019: Vol. 11, Issue 514, eaax2014 DOI: 10.1126/scitranslmed.aax2014
Allebrandt KV, Amin N, Müller-Myhsok B, et al. A K(ATP) channel gene effect on sleep duration: from genome-wide association studies to function in Drosophila. Mol Psychiatry. 2013;18(1):122-132. doi:10.1038/mp.2011.142
Y. Xu,K.L. Toh,C.R. Jones. et al. Modeling of a Human Circadian Mutation Yields Insights into Clock Regulation by PER2. Cell 128, 59–70, January 12, 2007. https://doi.org/10.1016/j.cell.2006.11.043
Funato, H., Miyoshi, C., Fujiyama, T. et al. Forward-genetics analysis of sleep in randomly mutagenized mice. Nature 539, 378–383 (2016). https://doi.org/10.1038/nature20142
Dashti, H.S., Daghlas, I., Lane, J.M. et al. Genetic determinants of daytime napping and effects on cardiometabolic health. Nat Commun 12, 900 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-020-20585-3
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