褪黑激素如何促進睡眠？如何幫助提升睡眠品質？近日，中國的陸軍軍醫大學的覺醒與睡眠研究團隊在《當代生物學》和《先進科學》期刊上發表了一系列研究成果，揭示了褪黑激素促進睡眠的新靶點及其在睡眠期間促進神經元形體結構回縮的新功能，為治療失眠和睡眠品質不佳等問題提供了新的解決途徑。
褪黑激素關閉大腦控制覺醒與睡眠的開關
“褪黑激素是松果體釋放的一種體液調節因子，被認為在睡眠調節中扮演重要角色。”陸軍軍醫大學基礎醫學院生理教研室教授胡志安表示，在臨床實踐中，服用褪黑激素或褪黑激素受體激動劑有助於改善睡眠障礙。然而，當前學界對於褪黑激素參與睡眠發生的神經機制仍知之甚少，對其是否具備其他與睡眠相關的功能也尚不明確。
陸軍軍醫大學胡志安教授、何超教授及任栓成副教授的團隊早期已發現，丘腦室旁核（PVT）在調節覺醒與睡眠過程中扮演著重要角色，激活PVT能幫助人們從睡夢中蘇醒，而抑制PVT的活性則有助於入睡。
褪黑激素透過抑制PVT促進NREM睡眠的發生
“可以將PVT視為大腦內控制覺醒與睡眠的開關。”胡志安表示，研究發現，這個開關上有許多鎖，即褪黑激素受體1型和2型受體，而褪黑激素就是這些鎖的“鑰匙”。當褪黑激素直接作用於PVT時，非快速眼動睡眠（NREM）的時間顯著增加，這可以幫助人們進入更深層的睡眠。相反，如果阻斷了PVT內褪黑激素與其受體的結合，NREM睡眠的時間會減少，而清醒的時間則會延長。“此次研究揭示了褪黑激素透過影響PVT來調控NREM的作用機制。”胡志安說。
此外，研究還發現褪黑激素受體的表達具有節律性，這些鎖的數量會隨著晝夜變化而波動。“綜合PVT神經元在光暗周期中的內在特性及褪黑激素受體的表達模式，暗示褪黑激素主要起到引導睡眠的作用。”胡志安補充道，具體來說，褪黑激素隨著夜晚的來臨開始分泌，並作用於PVT神經元，使大腦更容易進入休息狀態。這也提醒睡眠障礙患者，在治療失眠時，不能將褪黑激素當作簡單的安眠藥來使用，保持規律的作息對於維持良好睡眠至關重要。
促進神經元回縮 提升睡眠品質
褪黑激素能否幫助我們提升睡眠品質？
睡眠神經元穩態理論認為，神經元控制著我們大腦的穩定性。在覺醒時，新信息不斷輸入大腦，為了適應信息傳遞的需求，神經元體積會逐漸增大，這有助於建立神經元之間的突觸聯繫。然而，神經元體積不會無限增大，它們需要在一定時期內回縮至原始狀態。而在睡眠期間，由於外界刺激的減少，神經元會發生形態結構回縮，使大腦恢復，以更好應對次日的覺醒任務。
但是，究竟是什麼樣的分子機制介導睡眠期間神經元形態結構的回縮？研究團隊根據褪黑激素在入睡後持續升高、並於睡眠期間達到高峰的現象，推測褪黑激素可能參與了這一過程。
褪黑激素透過激活其3型受體促進樹突棘形態結構回縮
“我們經過研究發現，入睡後，褪黑激素透過激活其3型受體降低記憶神經元的興奮性，從而促進睡眠期間樹突棘的形態結構回縮，進一步幫助實現良好的睡眠功能。”胡志安介紹道，團隊首先在內嗅皮層的記憶神經元中發現了睡眠期樹突棘形態結構回縮的現象。四小時的睡眠可使樹突棘密度減少28%；相反，剝奪睡眠則會導致樹突棘增加78%。與覺醒期相比，睡眠期間內嗅皮層中褪黑激素水平顯著升高，且內嗅皮層的記憶神經元高度表達褪黑激素3型受體，而1型和2型受體表達相對較低。在睡眠期，抑制或敲低褪黑激素3型受體會顯著引起記憶神經元樹突棘形態結構回縮的障礙。
透過這些最新的研究，研究人員得知，當覺醒轉入睡眠時，褪黑激素分泌水平升高，透過腦脊液途徑到達PVT，透過PVT內的1型和2型受體發揮促進睡眠的作用。進入睡眠期後，褪黑激素分泌進一步升高，並透過3型受體促使記憶神經元形態結構回縮。因此可以推測，褪黑激素分泌及其受體信號的損害，可能是引發重大神經系統疾病如腦老化、阿茲海默症等與睡眠和記憶障礙相關的潛在病理因子。
“這些研究成果將有助於指導失眠及睡眠品質低下藥物的精準研發。”胡志安指出，目前臨床已經使用了激活1型和2型受體的阿戈美拉汀來治療失眠問題。未來，如果能夠開發結合3型受體激動劑的藥物，則有望進一步提高人們的睡眠品質並增強記憶能力。
參考研究文章: https://www.stdaily.com/web/gdxw/2024-08/15/content_214612.html