威斯康星州立大学School of Medicine and Public Health(SMPH)研究人员最近发现一种控制钾离子入胞的基因Hyperkinetic (Hk)，是果蝇维持正常睡眠所必需的，这是SMPH小组鉴别出的第二个对果蝇睡眠有重要影响的基因，并进一步证实钾离子通道（在人类和果蝇中相似）在产生睡意的过程中发挥关键作用。相关成果刊登于5月16日《Neuroscience》杂志。
文章高级作者、SMPH精神病学教授Chiara Cirelli说，没有钾离子通道，就不能形成慢波——跨脑部神经元组形成的振动，深度睡眠的标志。研究人员一直在寻找能够调节小Hk基因的成分，以调节进入细胞的钾离子量，帮助人类避免失眠。Cirelli与其同事相信，在果蝇中的新发现对人类睡眠研究有重要提示作用，因为几乎所有哺乳动物有相似的钾离子控制基因。而且，Cirelli与另一名SMPH精神病学教授Giulio Tononi发现了许多果蝇睡眠与人类睡眠之间的相似性：与人类一样，果蝇每晚约有6－12个小时的安静、稳定期，对刺激进行反应的能力大部分丧失；剥夺睡眠的人群和果蝇在随后的夜晚睡眠时间更久，睡的更深。而且与人类一样，果蝇在年轻时比年老时睡眠时间长。
在最新研究中，Cirelli实验室博士后Daniel Bushey关注Hk，因为Hk与Shaker (Sh，一种编码离子孔道的大型基因)结合。Hk调节孔的大小，决定钾离子入胞的多少。2005年4月的一篇《Nature》文章介绍，SMPH研究人员发现Sh突变会明显影响睡眠，减少果蝇的睡眠时间。现在，他们证实Hk突变通过影响Sh流而减少果蝇睡眠时间。研究人员明确证实，为突变果蝇添加正常Hk拷贝，能够恢复正常睡眠。“这种转基因策略证实Hk是果蝇维持正常睡眠所必需的，”Cirelli说，并强调因为基因的大小，研究小组不能做到向操作Hk一样操作Sh。
研究人员还发现含有突变Hk基因的短期睡眠果蝇，在挑战一项新任务时存在记忆缺陷。插入正常Hk基因，记忆恢复。“我们发现了一个短期睡眠果蝇和记忆削弱之间的完美联系，但这不足以证明一个因果关系，然而是一种我们很感兴趣的关系。”这种关系巧妙地与Tononi和Cirelli曾经提倡的突触静态平衡假说（synaptic homeostasis hypothesis，生物通编者译）相吻合。
Cirelli说：“在我们清醒的时候，大脑中的突触在我们学习新事物时变得强壮，有时我们并没有意识到在学习。”但是大脑不能维持无终止的突触建立，睡眠便发挥了关键作用。“我们相信睡眠的特定功能是下调某些在清醒状态下增强的突触联系。如果不能睡眠，便不能形成新的突触联系。最终，我们不能学习或者记忆，直至我们有了充足的睡眠。”睡眠对学习、记忆和维持健康如此重要，涉及到几种可能控制几种膜通道的基因，其中，Hk应该发挥主要作用。（生物通 小粥）
作者：
2007-5-30