如今，每天的工作、學(xué)習(xí)和生活都令我們壓力山大，可以說(shuō)，在成年人的世界里，除了脫發(fā)、肥胖和犯困之外，其他的都不容易。但不得不說(shuō)的是，人和人的體質(zhì)不能一概而論，有的人每天睡 8 個(gè)小時(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，而有的人每天只睡 4 個(gè)小時(shí)卻綽綽有余。

自然短睡眠是指為在無(wú)外界壓力，無(wú)藥物的作用下，終生平均睡眠時(shí)間短于 6．5 小時(shí)，且無(wú)任何可檢測(cè)可自覺(jué)的不良生理反應(yīng)的睡眠習(xí)慣。為什么這些人能夠做到睡得少且不犯困？是什么賦予了他們這種令人羨慕嫉妒恨的能力呢？

2020 年 10 月 15 日，美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校傅嫈惠、Louis J Ptá?ek 作為共同通訊作者在 Cell 子刊 Current Biology 雜志上發(fā)表題為：Mutations in Metabotropic Glutamate Receptor 1 Contribute to Natural Short Sleep Trait  的研究論文。

這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致自然短睡眠的同一基因——代謝型谷氨酸受體1（GRM1）的兩個(gè)不同的突變。更重要的是，攜帶該基因突變的人和小鼠都表現(xiàn)出了短睡眠行為，且大腦切片顯示，這兩種突變都改變了大腦的神經(jīng)特性，增加了興奮性突觸傳遞，導(dǎo)致短睡眠表型。

眾所周知，對(duì)于大多數(shù)成年人來(lái)說(shuō)，每天 7－8 個(gè)小時(shí)的睡眠時(shí)間是保持身心健康所必需的，但對(duì)于自然短睡眠者（NSSs）來(lái)說(shuō)，每天睡 4－6 小時(shí)就足夠了，并且不會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生任何明顯的負(fù)面影響。

無(wú)可爭(zhēng)辯的是，睡眠的調(diào)節(jié)機(jī)制是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，因此，為了了解導(dǎo)致自然短睡者和正常睡眠者之間這種差異的機(jī)制，傅嫈惠和 Louis Ptá?ek 共同領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)一直在尋找導(dǎo)致短睡行為特征的基因變異。

在此項(xiàng)研究中，研究人員報(bào)告了在兩個(gè)不相關(guān)的家族自然短睡眠（FNSS）家族中發(fā)現(xiàn)了 GRM1 基因的兩個(gè)不同位點(diǎn)的突變，該基因編碼代謝型谷氨酸受體——mGluRs，一種常常以二聚體的形式存在于細(xì)胞膜上的受體。

在兩個(gè)不相關(guān)的 FNSS 家族中發(fā)現(xiàn)了 GRM1 基因的兩個(gè)突變

此前的研究表明，mGluR1／5 參與廣泛的生理過(guò)程，并與睡眠調(diào)節(jié)相關(guān)。更重要的是，mGluR5 敲除小鼠表現(xiàn)出嚴(yán)重的睡眠－覺(jué)醒穩(wěn)態(tài)失調(diào)。然而，盡管有這些相關(guān)研究，但尚未證實(shí) mGluR1 在睡眠調(diào)節(jié)中的作用的直接證據(jù)。

值得注意的是，谷氨酸是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，但在多數(shù)情況下，代謝型谷氨酸受體的激活卻會(huì)下調(diào)離子型谷氨酸受體的活性。因此，如果 GRM1 突變導(dǎo)致受體功能缺陷，那么在表達(dá)該基因的神經(jīng)元中，谷氨酸所介導(dǎo)的興奮性突觸傳遞應(yīng)該會(huì)被上調(diào)。

對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)一系列體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)這兩種突變都表現(xiàn)出受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能喪失，這表明 GRM1 突變的確可以影響相關(guān)神經(jīng)元的興奮性突觸傳遞。

突變的 mGluR1s 在 Tango Assays 中不太活躍

緊接著，研究小組通過(guò) CRISPR 基因編輯技術(shù)構(gòu)建了 GRM1 突變的小鼠模型，并對(duì)這些小鼠的睡眠狀況進(jìn)行記錄分析。他們發(fā)現(xiàn)，GRM1 突變可以引起睡眠時(shí)長(zhǎng)的改變——GRM1 突變型小鼠的一天的睡眠時(shí)間比正常小鼠短半小時(shí)左右。

GRM1 突變減少了 FNSS 小鼠模型的總睡眠時(shí)間

除此之外，在相關(guān)電生理實(shí)驗(yàn)中，研究人員在 GRM1 突變小鼠模型的腦切片中觀察到谷氨酸所介導(dǎo)的興奮性突觸傳遞上調(diào)，再一次證實(shí)了 GRM1 突變導(dǎo)致了受體功能的下降。也就是說(shuō)，這兩種突變都改變了大腦的神經(jīng)特性，并增加了興奮性突觸傳遞。

實(shí)際上，傅嫈惠教授等此前也有類似的發(fā)現(xiàn)——ADRB1、NPSR1 突變體均可以導(dǎo)致細(xì)胞興奮性增加，提示了短睡基因突變通過(guò)上調(diào)神經(jīng)元興奮性來(lái)延長(zhǎng)清醒時(shí)間的可能性。

Grm1 突變改變了 Grm1＋ 神經(jīng)元的電生理特性

稍顯遺憾的是，研究團(tuán)隊(duì)比較之前發(fā)現(xiàn)的短睡眠基因——ADRB1、NPSR1，而這兩種基因的小鼠模型的睡眠時(shí)間均縮短了一小時(shí)左右。因此，與它們相比，GRM1 突變導(dǎo)致的短睡表型略顯微弱。

基于此，作者表示這可能是其他遺傳因素可以與 GRM1 突變協(xié)同作用，一起改變機(jī)體所需的睡眠時(shí)長(zhǎng)。未來(lái)他們將通過(guò)構(gòu)建攜帶多種突變的小鼠模型來(lái)揭示這種可能性。

總而言之，這一研究表明，GRM1 是又一個(gè)短睡眠基因，擁有該基因突變的人和小鼠將表現(xiàn)出更短的睡眠時(shí)長(zhǎng)。與此同時(shí)，該研究還強(qiáng)調(diào)了代謝型谷氨酸受體——mGluRs 在調(diào)節(jié)人類睡眠中的重要作用。