編輯丨王多魚

排版丨水成文

睡眠有助于動(dòng)物抵御氧化損傷，但氧化還原狀態(tài)與睡眠穩(wěn)態(tài)之間的動(dòng)態(tài)相互作用，目前仍不清楚。

2025 年 5 月 15 日，中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心劉丹倩研究組 （ 博士研究生田玉靜為第一作者 ） 在 Cell 子刊Cell Metabolism上發(fā)表了題為：Hydrogen peroxide in midbrain sleep neurons regulates sleep homeostasis 的研究論文。

該研究首次揭示了過氧化氫（H?O?）作為氧化還原信號(hào)分子參與睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)控的因果作用及其神經(jīng)機(jī)制。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地建立了在體監(jiān)測(cè) H?O? 動(dòng)態(tài)、精確操控其濃度的化學(xué)遺傳學(xué)與光遺傳學(xué)技術(shù)體系，發(fā)現(xiàn)了小鼠急性睡眠剝奪（SD）導(dǎo)致大腦氧化水平普遍升高，尤其是在促進(jìn)睡眠的區(qū)域。對(duì)細(xì)胞內(nèi)過氧化氫（H?O?）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的體內(nèi)成像顯示，在中腦黑質(zhì)網(wǎng)狀部（SNr）的 GAD2 睡眠神經(jīng)元中，其胞漿中而非線粒體中 H?O? 的增加反映了睡眠不足，并與自發(fā)清醒時(shí)間呈正相關(guān)，從而追蹤清醒狀態(tài)。

通過可控地調(diào)節(jié)這些睡眠神經(jīng)元胞漿內(nèi)的過氧化氫（H?O?），研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，過氧化氫水平的升高對(duì)于補(bǔ)償性睡眠是必需的，并且至少部分依賴于 TRPM2 通道，從而因果性地促進(jìn)睡眠的開始。然而，過量的過氧化氫會(huì)引發(fā)腦部炎癥和睡眠中斷。

這些研究結(jié)果共同表明，在生理濃度范圍內(nèi)，大腦中的活性氧（ROS）信號(hào)，特別是過氧化氫（H?O?）作為關(guān)鍵信號(hào)分子作用于睡眠調(diào)控環(huán)路，將覺醒過程中積累的氧化還原失衡轉(zhuǎn)化為促進(jìn)睡眠的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)睡眠發(fā)生，協(xié)助大腦恢復(fù)氧化還原穩(wěn)態(tài)。

這一發(fā)現(xiàn)揭示了大腦氧化還原信號(hào)在睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)控中的因果性作用與全新機(jī)制，也支持睡眠的抗氧化功能假說，并為干預(yù)衰老及神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的睡眠障礙提供了抗氧化治療的新思路。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-metabolism/abstract/S1550-4131(25)00254-2