撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

所有已知的動(dòng)物都會(huì)都會(huì)睡眠或表現(xiàn)出某種形式的睡眠行為，對(duì)于人類而言，一生中有將近三分之一的時(shí)間是在睡眠中度過。睡眠不僅僅幫助我們解除疲勞，它還對(duì)大腦健康和功能至關(guān)重要。

多年來，探尋“人類為何要睡覺”這一問題的研究領(lǐng)域已從心理學(xué)轉(zhuǎn)向了細(xì)胞的深層分子機(jī)制。

近日，賓夕法尼亞法學(xué)的研究人員在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表了題為：Sleep-dependent clearance of brain lipids by peripheral blood cells 的研究論文。

這項(xiàng)研究表明，睡眠在本質(zhì)上是神經(jīng)元的一種代謝挽救行動(dòng)。在白天，大腦細(xì)胞中的線粒體產(chǎn)生能量，但同時(shí)也會(huì)生成有毒的副產(chǎn)物——活性氧（ROS），如果缺乏睡眠，這種氧化損傷就會(huì)累積，危及那些讓我們保持思維能力的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

這項(xiàng)研究在果蠅模型中進(jìn)行的研究為我們揭示了睡眠一個(gè)前所未見的關(guān)鍵功能：睡眠調(diào)動(dòng)了外周血細(xì)胞，在睡眠期間充當(dāng)“清潔工”，進(jìn)入大腦清除白天產(chǎn)生的有害脂質(zhì)代謝廢物，如果這個(gè)過程被破壞，不僅會(huì)導(dǎo)致失眠，還會(huì)引發(fā)大腦代謝危機(jī)、損害記憶并縮短壽命。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出，作為哺乳動(dòng)物小膠質(zhì)細(xì)胞“前體”的外周血細(xì)胞在睡眠期間執(zhí)行日常功能，以維持大腦功能和健康。

睡眠時(shí)，血液中的“清道夫”前往大腦

在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在果蠅體內(nèi)，一種名為血細(xì)胞（haemocyte）的免疫細(xì)胞（功能類似我們血液中的巨噬細(xì)胞），會(huì)在果蠅睡眠時(shí)，特異性地遷移并聚集到大腦周圍。

這些血細(xì)胞通過一個(gè)名為Eater的“識(shí)別器”（一種吞噬受體），從大腦的膠質(zhì)細(xì)胞中攝取脂質(zhì)。這些脂質(zhì)以“脂滴”的形式存在，是神經(jīng)元在清醒時(shí)因氧化應(yīng)激產(chǎn)生的“代謝垃圾”，它們被轉(zhuǎn)移到膠質(zhì)細(xì)胞中暫存。

“清潔工”罷工，后果很嚴(yán)重

為了探究這個(gè)清理過程的重要性，研究團(tuán)隊(duì)敲除了血細(xì)胞中的

eater

1、失眠：果蠅的睡眠時(shí)間顯著減少，睡眠變得碎片化。

2、大腦“垃圾”堆積：由于血細(xì)胞無法有效攝取脂質(zhì)，大腦膠質(zhì)細(xì)胞中的脂滴大量積累。

3、代謝紊亂：大腦內(nèi)乙酰輔酶 A 水平飆升，導(dǎo)致包括線粒體關(guān)鍵蛋白（PGC1α 和DRP1）在內(nèi)的多種蛋白質(zhì)過度“乙?；?。

4、能量危機(jī)與氧化損傷：線粒體功能紊亂，NAD+ 水平下降，活性氧（ROS）增加，意味著細(xì)胞處于代謝壓力和氧化損傷狀態(tài)。

5、功能受損：果蠅表現(xiàn)出記憶缺陷和壽命縮短。

eater

關(guān)鍵驗(yàn)證：細(xì)胞移植與營養(yǎng)干預(yù)

研究團(tuán)隊(duì)通過巧妙的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了“血細(xì)胞-Eater”通路的核心地位：

細(xì)胞移植：將正常果蠅的血細(xì)胞移植到

eater

營養(yǎng)干預(yù)：給

eater

機(jī)制鏈條：從脂質(zhì)清理到大腦健康

這項(xiàng)研究描繪出一個(gè)清晰的因果鏈條——

清醒 → 神經(jīng)元產(chǎn)生氧化損傷 → 脂質(zhì)被轉(zhuǎn)移至膠質(zhì)細(xì)胞形成脂滴 → （進(jìn)入睡眠）→ 外周血細(xì)胞被招募至大腦 → 通過 Eater 受體從膠質(zhì)細(xì)胞攝取脂滴 → 脂質(zhì)被清除 → 大腦代謝平衡得以維持 → 睡眠穩(wěn)定、記憶正常、壽命健康。

如果“血細(xì)胞-Eater”這個(gè)清理步驟失效，脂質(zhì)就會(huì)在膠質(zhì)細(xì)胞中堆積，觸發(fā)一系列連鎖反應(yīng)（乙酰輔酶A↑、蛋白乙酰化↑、NAD+↓、線粒體功能紊亂、活性氧↑），最終破壞睡眠并損害大腦功能。

深遠(yuǎn)意義：刷新對(duì)睡眠功能的認(rèn)知

這項(xiàng)研究的突破性在于——

• 視角轉(zhuǎn)變：將睡眠功能的研究從“大腦中心”視角，擴(kuò)展到了“大腦-外周免疫系統(tǒng)”互作的全局視角。睡眠不僅僅是大腦內(nèi)部的活動(dòng)，更是協(xié)調(diào)全身資源（尤其是免疫系統(tǒng)）進(jìn)行大腦維護(hù)的關(guān)鍵時(shí)機(jī)。

• 細(xì)胞機(jī)制：超越了以往關(guān)注的免疫信號(hào)分子，首次明確了特定的外周免疫細(xì)胞及其分子機(jī)制在每日生理性睡眠中的核心作用。

• 進(jìn)化啟示：果蠅沒有哺乳動(dòng)物特有的小膠質(zhì)細(xì)胞。該研究提示，在進(jìn)化過程中，循環(huán)血細(xì)胞可能扮演了類似小膠質(zhì)細(xì)胞“前體”的角色，在睡眠期間執(zhí)行大腦脂質(zhì)清除功能。這為理解哺乳動(dòng)物睡眠與免疫的關(guān)系提供了新線索。

總的來說，這項(xiàng)研究像拼上了一塊關(guān)鍵拼圖，告訴我們：睡眠的一個(gè)重要使命，是開啟一個(gè)由外周免疫細(xì)胞主導(dǎo)的“大腦深度清潔模式”。它通過調(diào)動(dòng)血液循環(huán)中的“清潔工”（血細(xì)胞），利用特定的“工具”（Eater 受體），清理清醒時(shí)大腦積累的脂質(zhì)垃圾。這個(gè)過程的順暢運(yùn)行，是維持大腦代謝平衡、保障認(rèn)知功能和長期健康的基礎(chǔ)。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-10050-w