Cell Metabolism：刘丹倩团队揭示大脑过氧化氢信号调控睡眠稳态新机制

来源：生物世界 2025-05-21 11:06

该研究首次揭示了过氧化氢（H₂O₂）作为氧化还原信号分子参与睡眠稳态调控的因果作用及其神经机制。

睡眠有助于动物抵御氧化损伤，但氧化还原状态与睡眠稳态之间的动态相互作用，目前仍不清楚。

2025 年 5 月 15 日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心刘丹倩研究组（博士研究生田玉静为第一作者）在 Cell 子刊Cell Metabolism上发表了题为：Hydrogen peroxide in midbrain sleep neurons regulates sleep homeostasis的研究论文。

该研究首次揭示了过氧化氢（H₂O₂）作为氧化还原信号分子参与睡眠稳态调控的因果作用及其神经机制。

在这项最新研究中，研究团队创新性地建立了在体监测 H₂O₂ 动态、精确操控其浓度的化学遗传学与光遗传学技术体系，发现了小鼠急性睡眠剥夺（SD）导致大脑氧化水平普遍升高，尤其是在促进睡眠的区域。对细胞内过氧化氢（H₂O₂）实时动态的体内成像显示，在中脑黑质网状部（SNr）的 GAD2 睡眠神经元中，其胞浆中而非线粒体中 H₂O₂ 的增加反映了睡眠不足，并与自发清醒时间呈正相关，从而追踪清醒状态。

通过可控地调节这些睡眠神经元胞浆内的过氧化氢（H₂O₂），研究团队发现，过氧化氢水平的升高对于补偿性睡眠是必需的，并且至少部分依赖于 TRPM2 通道，从而因果性地促进睡眠的开始。然而，过量的过氧化氢会引发脑部炎症和睡眠中断。

这些研究结果共同表明，在生理浓度范围内，大脑中的活性氧（ROS）信号，特别是过氧化氢（H₂O₂）作为关键信号分子作用于睡眠调控环路，将觉醒过程中积累的氧化还原失衡转化为促进睡眠的信号，驱动睡眠发生，协助大脑恢复氧化还原稳态。

这一发现揭示了大脑氧化还原信号在睡眠稳态调控中的因果性作用与全新机制，也支持睡眠的抗氧化功能假说，并为干预衰老及神经退行性疾病相关的睡眠障碍提供了抗氧化治疗的新思路。

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