褪黑激素如何助眠?鉀離子通道是關鍵

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由人類大腦松果體所分泌的褪黑激素 (melatonin) 是控制睡眠的分子,在國外也被合成販售,用以調整時差或助眠。已知褪黑激素的分泌與日照相關,僅在夜間有較多分泌,並且了解褪黑激素與受體蛋白 (receptor) 結合之後會透過 G 蛋白進行細胞內訊息傳遞,活化細胞功能,但更下游的目標蛋白尚未被發現。所以褪黑激素與受體結合後,實際幫助大腦睡眠的關鍵步驟仍未可知。

2020 年康乃狄克大學 Zhao-Wen Wang 與 Bojun Chen 研究員的團隊利用線蟲 C. elegans 進行褪黑激素相關研究,發現褪黑激素會藉由與線蟲腦中的 MT1 受體特異性結合,活化下游被稱為 BK channel 的鉀離子通道,使神經傳導物質的分泌減少。透過基因敲除實驗可以發現在單獨失去沒有 MT1 受體或是 Slo1 通道蛋白基因的情況下,褪黑激素都無法有效幫助線蟲進入睡眠狀態。而在線蟲中進行外來基因表達,測試後發現人類的 MT1 受體基因與  Slo1 基因扮演相同功能。

即便是線蟲或是果蠅等模式動物與人類看似相差甚巨,牠們也具有睡眠、代謝、生長等功能,在果蠅中進行的神經學實驗也幫助了許多學習與記憶相關機制的解密。在線蟲上發現了褪黑激素如何利用 G 蛋白活化型受體改變鉀離子通道活性,減少神經細胞間的傳導物質釋放,達到放鬆腦神經並促進睡眠的效果,相信能在未來對於神經或精神性失眠的研究與治療發展有幫助,並能夠加強褪黑激素作為睡眠輔助劑的安全性與有效性相關的評估。

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參考資料:

  1. https://www.pnas.org/content/117/40/25128
  2. https://today.uconn.edu/2020/11/worms-reveal-melatonin-promotes-sleep/

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