编辑推荐：
本综述揭示了睡眠在衰老过程中对胶质细胞吞噬功能的关键调控作用。通过果蝇模型证实，衰老导致的睡眠障碍会抑制胶质细胞对损伤神经元的清除能力，而通过药物（GABA激动剂）或遗传学手段增强睡眠，可恢复衰老个体中吞噬蛋白Draper的表达和神经突触清除功能。单核RNA测序进一步发现衰老个体中自噬相关基因和核糖体蛋白亚基转录诱导的缺失。这些发现为理解睡眠-衰老-神经退行性变之间的功能联系提供了新视角，提示改善睡眠质量可能成为延缓年龄相关认知衰退的潜在策略。
摘要
神经元损伤是衰老过程中的常见特征，而胶质细胞对损伤神经元的清除对维持正常脑功能至关重要。睡眠缺失会抑制清除损伤轴突的胶质细胞运动性和功能，而增强睡眠则促进损伤轴突的清除。尽管胶质细胞在维持脑功能和抵御神经退行性疾病中具有潜在作用，但关于睡眠缺失如何影响老年动物胶质细胞功能的研究却鲜有报道。
引言
睡眠是一种普遍行为，对大脑功能的多个方面至关重要。慢性睡眠障碍与神经退行性疾病和认知衰退等多种健康后果相关。衰老过程中常见的神经突损伤需要通过Wallerian变性过程进行清除，该过程中小胶质细胞或巨噬细胞和雪旺细胞被激活并吞噬损伤的神经突。尽管神经突清除在维持脑功能和抵御神经退行性疾病中起关键作用，但关于生活史特征和环境如何调节神经突清除的机制尚不清楚。
在果蝇和哺乳动物中，轴切术会触发Wallerian变性，特化的胶质细胞在此过程中吞噬损伤的神经突。果蝇嗅觉系统具有遗传可操作性，结合强大的遗传工具，使其成为研究损伤诱导胶质细胞吞噬的理想模型。在果蝇中，嗅觉包裹胶质细胞包围触角叶，随后吞噬损伤的嗅觉神经元。该系统的遗传筛选已鉴定出多个新的遗传因子和细胞间信号通路，包括Stat92E、Draper和胰岛素受体等。
胶质细胞是睡眠时长、睡眠介导的神经元稳态以及睡眠期间有毒物质清除的关键调节因子。多种机制将胶质细胞与神经退行性疾病联系起来，包括类淋巴系统清除β淀粉样蛋白（Aβ）以及小胶质细胞在阿尔茨海默病中对突触的修剪。近期研究表明，睡眠剥夺会抑制小鼠模型中的小胶质细胞功能，提示睡眠可能直接影响大脑内的神经元修剪和清除。
结果
衰老果蝇的睡眠时长和质量下降
比较5天、25天和40天龄果蝇的睡眠发现，25天龄果蝇睡眠显著减少，40天龄时减少更为明显。这些睡眠时长的变化与睡眠片段长度减少和片段数量增加相关，表明睡眠质量下降。
衰老果蝇的胶质细胞膜浸润能力减弱
通过Repo-Gal4和mz0709-Gal4标记胶质细胞，发现年轻果蝇在触角切除后24小时，胶质细胞膜能强劲地延伸入触角叶。相反，25天龄损伤果蝇的胶质细胞膜浸润减弱，40天龄损伤果蝇进一步减少。这些发现证实衰老果蝇的包裹胶质细胞过程延伸能力受损。
衰老果蝇的Draper诱导和神经突清除能力下降
使用Or22a::GFP标记嗅觉受体神经元，发现触角切除能强劲诱导5天龄果蝇触角叶内的Draper表达，但40天龄果蝇无此反应。同时，5天龄损伤果蝇的GFP信号显著降低，表明有效的胶质细胞清除损伤神经突作用，而40天龄损伤果蝇的GFP信号显著较高，揭示清除能力下降。
衰老果蝇的损伤后睡眠反应受损
年轻果蝇在触角切除后白天睡眠显著增加，而40天龄损伤果蝇无此反应。马尔可夫模型分析显示，年轻损伤果蝇的睡眠倾向P(Doze)升高，觉醒倾向P(Wake)降低，但老年果蝇无此变化，表明衰老果蝇的睡眠驱动减弱。
Draper调节睡眠
在全部胶质细胞或特异性包裹胶质细胞中敲低draper，果蝇睡眠减少。在包裹胶质细胞中敲低draper会消除损伤后睡眠，损伤果蝇与对照无差异。这些发现证明Draper在包裹胶质细胞中促进基础睡眠，并对损伤后睡眠反应至关重要。
药物诱导睡眠恢复衰老果蝇的胶质细胞功能
使用GABA激动剂加波沙朵（gaboxadol）增强睡眠，发现该处理能显著增加年轻和老年果蝇的睡眠。加波沙朵处理能降低损伤年轻和老年果蝇的Or22a::GFP标记神经突信号，恢复胶质细胞清除功能。同时，加波沙朵处理能提升损伤年轻和老年果蝇的Draper水平，而对触角完整的对照无影响。
遗传学诱导睡眠恢复衰老果蝇的胶质细胞功能
通过热遗传学激活睡眠促进神经元R23E10，发现该操作能增加年轻和老年果蝇的睡眠。睡眠诱导能增强年轻损伤果蝇的Draper水平，而对完整年轻果蝇无影响。同样，在40天龄果蝇中，遗传学诱导睡眠能增加损伤果蝇的Draper水平，而不影响完整对照。
单核RNA测序揭示衰老相关的转录组变化
对年轻和老年果蝇在完整和轴切条件下的中央脑进行单核RNA测序，成功将细胞核分类为多种脑细胞类型。聚类分析揭示了六种不同的胶质细胞群体。年轻损伤果蝇与完整组相比，927个基因上调，670个基因下调。而老年损伤果蝇与完整组相比，877个基因显著上调，其中325个与年轻组上调基因重叠。在年轻损伤组特有上调的602个基因中，鉴定出关键候选基因，包括自噬相关基因Atg12、Atg8a、Rab10等，以及多个核糖体蛋白亚基基因。特别值得注意的是，7个大核糖体蛋白亚基（RpL）转录本和5个小核糖体蛋白亚基（RpS）转录本在年轻损伤果蝇中显著上调，但在老年损伤果蝇中无此反应。
讨论
本研究揭示了睡眠减少与果蝇年龄依赖性Wallerian变性丧失之间的联系。药理学和遗传学诱导睡眠能恢复衰老果蝇的Draper诱导和胶质细胞介导的吞噬功能。年龄相关的胶质细胞功能丧失与大脑功能下降的多个方面相关。在哺乳动物和果蝇中，清除大脑中的碎片和有毒物质对健康衰老至关重要。
果蝇和哺乳动物胶质细胞在睡眠调节功能上存在许多平行性。星形胶质细胞样和小胶质细胞样包裹胶质细胞也调节果蝇的睡眠。睡眠和衰老调节胶质细胞功能的作用可能不仅限于嗅觉包裹胶质细胞，还可能延伸至大脑中的其他类型胶质细胞。
实验中使用的两种睡眠增强方法——激活23E10标记的神经元和使用GABA受体激动剂加波沙朵，各自可能无法完全重现自然睡眠。未来研究结合其他睡眠促进神经元和实验操作，对于严格验证睡眠是否能挽救年龄相关胶质细胞反应性下降至关重要。
果蝇在触角或翅膀损伤后立即增加睡眠，表明这是一种自然发生的促进恢复和胶质细胞介导吞噬的机制。老年果蝇的损伤后睡眠减少，与修剪促进损伤后睡眠的观点一致。这些发现表明神经突清除与睡眠调节之间的双向互动都受到衰老的影响。
胶质细胞中的转录调控受到睡眠、昼夜节律时间和年龄的调节。这些分子因素直接影响胶质细胞功能，包括碎片清除、神经递质释放调节和睡眠调节因子的分泌。研究发现衰老会抑制胶质细胞中核糖体亚基转录的诱导，这与从线虫到人类的研究一致，都显示年龄相关的核糖体蛋白亚基丧失。因此，核糖体生物合成的丧失可能会抑制吞噬衰老神经突所需的结构和功能可塑性。
包裹胶质细胞对维持大脑健康至关重要，防止其年龄依赖性丧失能延长阿尔茨海默病模型果蝇的寿命。未来研究检查核糖体失调对包裹胶质细胞生理学的影响，对于确定基因特异性对胶质细胞功能年龄依赖性下降的贡献尤为有价值。
综上所述，本研究证明了睡眠在年龄相关的胶质细胞介导吞噬作用丧失中的作用。睡眠足以恢复衰老果蝇的胶质细胞膜可塑性，促进Draper诱导，并增强神经突吞噬。这些发现为研究睡眠对胶质细胞介导吞噬作用的影响以及睡眠和衰老如何更广泛地影响胶质细胞功能提供了框架。
