《PNAS》生物钟中受体的密度影响昼夜节律

在人类和其他动物中，来自大脑中央生物钟的信号产生了季节性和日常的生活节奏。它们可以帮助身体为预期的环境变化做好准备，还可以优化睡眠、饮食和其他日常活动的时间。

圣路易斯华盛顿大学的科学家们正在研究我们体内的生物钟是如何计时的。他们的新研究发表在7月24日的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上，有助于回答有关昼夜节律是如何产生和维持的长期问题。

在所有哺乳动物中，昼夜节律的信号来自大脑中被称为视交叉上核(SCN)的一小部分。WashU和其他机构之前的几项研究试图确定一种名为GABA的神经递质是否在单个SCN神经元之间的昼夜节律同步中起作用。然而，GABA在SCN中的作用仍不清楚。

“在过去，我们已经发表了关于GABA系统的药物阻断的数据，发现SCN细胞之间的同步性只有适度的增加，”Daniel Granados-Fuentes说，他是艺术与科学的研究科学家，也是这项新研究的第一作者。

他和其他科学家引入的化学干预似乎并没有改变SCN中神经元的激活方式，也没有影响小鼠实际行为的昼夜节律调节。

因此，Granados-Fuentes和他的团队成员采取了不同的方法。研究人员改变了两种GABA受体的表达，以弄清楚受体密度是否对同步性或行为有任何影响。

Granados-Fuentes说:“调节受体的数量被认为对调节学习和记忆等生理过程很重要，但对昼夜节律并不重要。”但在这种情况下，改变γ - 2或δ GABA受体的密度会产生显著的效果。

减少或突变小鼠SCN中的这些受体会将其昼夜节律的幅度降低到三分之一。在这项研究中，小鼠增加了白天跑步的次数，减少了夜间跑步的次数。

研究人员还发现，γ - 2或δ GABA受体的减少或突变使体外发射率或蛋白质表达测量的昼夜SCN细胞之间的同步性和振幅减半。

Granados-Fuentes说，两种GABA受体中的任何一种的过度表达都会弥补另一种的缺失，这表明这两种受体在SCN中可以以类似的方式起作用，尽管它们被描述为介导不同的生理过程。

了解昼夜节律很重要，因为如果这些节律被打乱，人们会遭受许多负面后果。他们可能会经历白天疲劳、激素谱变化、胃肠道问题、情绪变化等等。

Granados-Fuentes说:“这些发现为理解GABA受体密度的变化是否对调节季节性反应很重要提供了可能性，例如，自然界中的动物对白昼较长的夏天或白昼较短的冬天的反应。”

GABA_A receptor subunit composition regulates circadian rhythms in rest–wake and synchrony among cells in the suprachiasmatic nucleus