de eerste tekenen van onvoldoende slaap zijn algemeen bekend. Er is vermoeidheid en vermoeidheid, moeite met concentreren, misschien prikkelbaarheid of zelfs vermoeide giechels. Veel minder mensen hebben de effecten van langdurige slaaptekort ervaren, waaronder desoriëntatie, paranoia en hallucinaties.
totaal, langdurige slaaptekort kan echter fataal zijn., Hoewel het in mensen slechts anekdotisch is gemeld, toonde een wijd geciteerde studie in ratten die door op Chicago gebaseerde onderzoekers in 1989 wordt uitgevoerd dat een totaal gebrek aan slaap onvermijdelijk tot de dood leidt. Maar ondanks tientallen jaren onderzoek blijft een centrale vraag onopgelost: Waarom sterven dieren als ze niet slapen?
neurowetenschappers van de Harvard Medical School (HMS) hebben een onverwacht, causaal verband vastgesteld tussen slaaptekort en voortijdig overlijden.,
in een studie over slaaptekortige fruitvliegen, gepubliceerd in Cell op 4 juni, vonden onderzoekers dat de dood altijd voorafgegaan wordt door de accumulatie van moleculen die bekend staan als reactieve oxidatieve soorten (ROS) in de darm.
wanneer fruitvliegen antioxidanten kregen die ROS neutraliseren en uit de darmen verwijderen, bleven slaaparme vliegen actief en hadden ze een normale levensduur. Aanvullende experimenten bij muizen bevestigden dat ROS zich ophoopt in de darm wanneer de slaap onvoldoende is.
de bevindingen wijzen op de mogelijkheid dat dieren onder bepaalde omstandigheden inderdaad zonder slaap kunnen overleven., De resultaten openen nieuwe wegen van studie om de volledige gevolgen van onvoldoende slaap te begrijpen en kunnen op een dag het ontwerp van benaderingen om de schadelijke effecten bij de mens tegen te gaan, de auteurs zei.
” We namen een onbevooroordeelde benadering en zochten door het hele lichaam naar indicatoren van schade door slaaptekort. We waren verrast om te ontdekken dat het de darm was die een sleutelrol speelt bij het veroorzaken van de dood, ” zei senior onderzoeksauteur Dragana Rogulja, universitair docent neurobiologie aan het Blavatnik Instituut van het HMS.,
” nog verrassender vonden we dat vroegtijdige dood voorkomen kon worden. Elke ochtend kwamen we allemaal samen om naar de vliegen te kijken, met ongeloof om eerlijk te zijn. Wat we zagen is dat elke keer dat we ROS in de darmen konden neutraliseren, we de vliegen konden redden,” zei Rogulja.
wetenschappers hebben lang slaap bestudeerd, een fenomeen dat fundamenteel lijkt te zijn voor het leven, maar dat in veel opzichten mysterieus blijft. Bijna elk bekend dier slaapt of vertoont een vorm van slaapachtig gedrag. Als er niet genoeg van zijn, volgen er ernstige gevolgen., Bij mensen wordt chronische onvoldoende slaap geassocieerd met hart-en vaatziekten, diabetes type 2, kanker, obesitas, depressie en vele andere aandoeningen.
eerder onderzoek heeft aangetoond dat langdurige, totale slaapbeperking kan leiden tot voortijdige sterfte in diermodellen. Pogingen om te beantwoorden hoe slaaptekort culmineert in de dood hebben zich voornamelijk gericht op de hersenen, waar slaap ontstaat, maar geen hebben overtuigende resultaten opgeleverd.,
Darmaccumulatie
onder leiding van de co-eerste auteurs Alexandra Vaccaro en Yosef Kaplan Dor, beide onderzoekers in de neurobiologie van het HMS, voerde het team een reeks experimenten uit met fruitvliegen, die veel slaapregulerende genen delen met mensen, om te zoeken naar tekenen van schade veroorzaakt door slaaptekort in het hele lichaam. Om de slaap in de gaten te houden, gebruikten de onderzoekers infraroodstralen om de beweging van vliegen in afzonderlijke buizen constant te volgen.
ze ontdekten dat vliegen kunnen slapen door fysiek schudden, dus het team wendde zich tot meer geavanceerde methoden., Ze hebben fruitvliegen genetisch gemanipuleerd om een hittegevoelig eiwit uit te drukken in specifieke neuronen, waarvan bekend is dat de activiteit ervan de slaap onderdrukt. Toen vliegen werden gehuisvest op 29 graden Celsius, zorgde het eiwit ervoor dat neuronen constant actief bleven, waardoor de vliegen niet konden slapen.
na 10 dagen van temperatuurgeïnduceerde slaaptekort steeg de sterfte onder de fruitvliegen en stierven allen rond dag 20. Controlevliegen die normaal hadden geslapen leefden tot ongeveer 40 dagen in dezelfde omgevingsomstandigheden.,
omdat de mortaliteit rond dag 10 toenam, zochten de onderzoekers naar markers van celbeschadiging op die en de voorgaande dagen. De meeste weefsels, ook in de hersenen, waren niet te onderscheiden tussen slaaptekortige en niet-arme vliegen, met een opmerkelijke uitzondering.
de ingewanden van slaaparme vliegen hadden een dramatische opeenhoping van Ros-zeer reactieve, zuurstofhoudende moleculen die in grote hoeveelheden DNA en andere componenten in cellen kunnen beschadigen, wat leidt tot celdood. De accumulatie van ROS piekte rond dag 10 van slaaptekort, en wanneer de deprivatie werd gestopt, daalde de Ros-spiegel.,
aanvullende experimenten bevestigden dat ROS zich ophoopt in de darmen van alleen die dieren die langdurig slaapverlies ondervonden, en dat de darmen inderdaad de belangrijkste bron zijn van dit ogenschijnlijk dodelijke ROS.
” We vonden dat slaaparme vliegen stierven in hetzelfde tempo, elke keer, en toen we keken naar markers van celschade en dood, het enige weefsel dat echt opviel was de darm,” Vaccaro zei. “Ik herinner me dat toen we het eerste experiment deden, je direct onder de microscoop kon zien dat er een opvallend verschil was. Dat gebeurt bijna nooit in laboratoriumonderzoek.,”
het team onderzocht ook of ROS-accumulatie voorkomt bij andere soorten door gebruik te maken van zachte, continue mechanische stimulatie om muizen tot vijf dagen wakker te houden. Vergeleken met controledieren, slaaptekort muizen hadden verhoogde Ros-niveaus in de kleine en dikke darm, maar niet in andere organen, een bevinding in overeenstemming met de waarnemingen bij vliegen.
Dodenherstel
om erachter te komen of ROS in de darm een causale rol speelt bij slaapdeprivatie-geïnduceerde sterfte, gingen de onderzoekers na of het voorkomen van Ros-accumulatie de overleving kon verlengen.,
zij testten tientallen verbindingen met antioxiderende eigenschappen waarvan bekend is dat ze ROS neutraliseren en identificeerden 11 die, wanneer ze als voedingssupplement werden toegediend, slaaptekortvliegen een normale of bijna normale levensduur lieten hebben. Deze verbindingen, zoals melatonine, liponzuur en NAD, waren bijzonder effectief bij het verwijderen van ROS uit de darm. Met name verlengde suppletie de levensduur van niet-achtergestelde vliegen niet.de rol van Ros-verwijdering bij het voorkomen van sterfte werd verder bevestigd door experimenten waarbij vliegen genetisch gemanipuleerd werden om antioxidantenzymen in hun darmen te produceren., Deze vliegen hadden een normale tot bijna normale levensduur bij slaaptekort, wat niet het geval was voor controlevliegen die antioxidantenzymen in het zenuwstelsel overproduceerden.