动物生理生态学课题组揭示睡眠剥夺刺激适应性产热的分子机制
山东大学生命科学学院动物生理生态学课题组2024年10月30日在期刊Journal of Comparative Physiology B上发表了题为“Sleep deprivation stimulates adaptive thermogenesis by activating AMPK pathway in mice”的论文，揭示了睡眠剥夺刺激适应性产热的分子机制。
睡眠是动物和人类生命中的一个重要的生理过程，对生存和健康至关重要。良好的睡眠可以增强机体的免疫机能、促进新陈代谢和生长发育。但由于社会压力、现代生活方式等多方面因素，睡眠不足已成为全球公共卫生流行病。睡眠剥夺（sleep deprivation, SD）会破坏机体的能量代谢稳态。然而，迄今对睡眠剥夺影响机体能量代谢稳态的作用机制仍知之甚少。
为了探究睡眠剥夺影响动物能量代谢和产热的机制，本研究使用杆式睡眠剥夺仪对C57BL6J小鼠进行了为期7天的完全睡眠剥夺。剥夺实验期间利用植入式动物生理信号遥测系统监测了小鼠的核心体温变化，实验结束后利用动物能量代谢检测系统测定了小鼠的静止代谢率，以及小鼠的体重和体脂含量。利用Western blot和荧光定量PCR的方法检测了小鼠褐色脂肪组织（brown adipose tissue, BAT）、白色脂肪组织、骨骼肌、肝脏中能量代谢和产热相关基因和蛋白的表达变化。
研究发现，7天睡眠剥夺会改变小鼠的能量代谢表型，使小鼠表现出负能量平衡状态，具体表现为体重减轻和体脂含量减少，核心体温升高，静止代谢率升高等。睡眠剥夺刺激了小鼠褐色脂肪组织和骨骼肌的适应性产热，促进了褐色脂肪组织中产热基因UCP1、PGC1α和骨骼肌中UCP3、SLN、SERCA的表达。相关性分析结果显示，产热基因高表达的分子机制可能与褐色脂肪组织中的AMPK/PGC1α/UCP1通路以及骨骼肌中的AMPK/UCP3和SLN/SERCA通路激活有关。本研究初步揭示了睡眠剥夺通过激活褐色脂肪组织和骨骼肌中的AMPK信号通路来调节小鼠能量代谢和适应性产热的分子机制，加深了对睡眠与能量稳态关系的理解。
图1 睡眠剥夺对小鼠能量代谢表型的影响（SD, sleep deprivation; CTR, control）。
图2 睡眠剥夺对小鼠褐色脂肪组织（BAT）中能量代谢和产热相关基因表达的影响。
山东大学博士研究生郑天澍和博士研究生高欣然为论文的共同第一作者，山东大学王德华教授为论文的通讯作者，博士研究生徐瑞萍、硕士研究生杨志腾和赵一霏也参与了本研究。本研究得到了山东大学生命科学学院双一流学科建设基金、山东大学学科发展经费和国家自然科学基金（32270508和32330012）等项目的支持。
Zheng TS#, Gao XR#, Xu RP, Zhao YF, Yang ZT and Wang DH*. 2024. Sleep deprivation stimulates adaptive thermogenesis by activating AMPK pathway in mice. Journal of Comparative Physiology B.
论文链接：https://doi.org/10.1007/s00360-024-01590-0
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文字：高欣然
排版：罗芸慧
审核：王新星
