睡眠不足 易导致 DNA 受损累积
人脑从不间断地运作，在睡眠期间将白天大量接收的资讯以及消耗的精力等资讯整理形成脑中长短记忆，也同步进行体内代谢循环把一天累积的毒素分解排出，也是为何人类每天花三分之一的时间睡觉。汲汲营营的工作者免不了长期通宵，隔天精神不济，造成做事效率不佳、健忘、皮肤变苍老、脾气暴躁等适得其反的状况恶性循环著，此时睡眠成了举足轻重的脑部活动。
以色列Bar-llan大学生命科学暨脑科学研究中心 Lior Appelbaum 教授表示，不睡觉可能会导致 DNA 损伤累积。双股破坏修复（Double-strand breaks, DSBs）属于最严重的DNA损伤类型，当DNA受到化学物质的破坏时，双股末端裸露在外，若未及时修复会启动DNA damage response，使细胞停止生长及分裂，并进行细胞凋亡（apoptosis）。
睡眠有助于提升染色体动力学 修复 DNA
近日， Lior Appelbaum 教授与其博士生 David Zada 等人发现，睡眠能促使神经元的 DNA 修复（维持核蛋白修复），他们透由 3D 缩时摄像观察活体斑马鱼在非睡眠期间与睡眠期间对比脑部变化，发现睡眠期脑内单染色体活化单神经元的水平提高，表示染色体动态*是增加的。该研究刊登于《Nature Communcations》。
*染色体动态又可分染色体运动和结构基因组的安排，主要由在分裂细胞与核纤层和包络相互作用的蛋白质来调控。
为了可视化和量化活斑马鱼的染色体动态，他们复制斑马鱼的端粒重复结合因子a（zebrafish telomeric repeat binding factor a, terfa）以及端粒标记 EGFP-Terfa 来标记斑马鱼 DNA 中的染色体，并且跟踪它们在神经元内部的运动。该成像技术使得他们能在单一个鱼脑神经元中看到该染色体的分辨率。接着，他们利用 3D 延时摄影和带有明显染色体的活体斑马鱼，发现当鱼清醒时，细胞核中的染色体运动减弱，DNA 损伤累积。如果斑马鱼持续保持清醒，该类型伤害可能会达到不安全的程度。
一同合著的 Yuval Goldshtein 教授表示，“我们找到睡眠、减数分裂与神经活动之间的关联性，得知DNA损伤和修复于生理状态下的关系。”
该研究团队下一步的研究规划是寻找在睡眠期间，大脑区域内特别活跃的神经元以及其相关机制，也会探讨其他脊椎动物和无脊椎动物多细胞动物、从刺胞动物到哺乳动物，是否也能将染色体动力学确定为进化上保守的细胞睡眠生物标记。
总而言之，他们假设睡眠行为已经进化，以便调节功能相关的单个神经元的休息时间，进而使细胞 DNA 修复工作更完善。
延伸阅读：DNA修复研究获得2015诺贝尔化学奖参考资料：
D. Zada, I. Bronshtein, T. Lerer-Goldshtein, Y. Garini, L. Appelbaum. Sleep increases chromosome dynamics to enable reduction of accumulating DNA damage in single neurons. Nature Communications, 2019; 10 (1) .
https://www.haaretz.com/world-news/why-do-we-need-sleep-israeli-scientists-solve-the-mystery-1.6995426
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