pierwsze oznaki niewystarczającego snu są powszechnie znane. Występuje zmęczenie i znużenie, trudności z koncentracją, być może drażliwość, a nawet zmęczenie. Znacznie mniej osób doświadczyło skutków długotrwałego braku snu, w tym dezorientacji, paranoi i halucynacji.
całkowity, długotrwały brak snu może jednak być śmiertelny., Chociaż opisywano to tylko anegdotycznie u ludzi, szeroko cytowane badania na szczurach przeprowadzone przez naukowców z Chicago w 1989 roku wykazały, że całkowity brak snu nieuchronnie prowadzi do śmierci. Jednak, pomimo dziesięcioleci badań, Centralne pytanie pozostało nierozwiązane: dlaczego zwierzęta umierają, gdy nie śpią?
neurolodzy z Harvard Medical School (HMS) zidentyfikowali nieoczekiwany związek przyczynowy między brakiem snu a przedwczesną śmiercią.,
w badaniu na bezsennych muszkach owocowych, opublikowanym w komórce 4 czerwca, naukowcy odkryli, że śmierć jest zawsze poprzedzona nagromadzeniem cząsteczek znanych jako reaktywne gatunki oksydacyjne (ROS) w jelitach.
Kiedy muszki owocowe otrzymywały związki przeciwutleniające, które neutralizują i oczyszczają ROS z jelit, muchy pozbawione snu pozostawały aktywne i miały normalną długość życia. Dodatkowe eksperymenty na myszach potwierdziły, że ROS gromadzą się w jelitach, gdy sen jest niewystarczający.
znaleziska sugerują możliwość, że zwierzęta mogą rzeczywiście przetrwać bez snu w pewnych okolicznościach., Wyniki otwierają nowe możliwości badań, aby zrozumieć pełne konsekwencje niewystarczającego snu i mogą pewnego dnia informować o projektowaniu podejść, aby przeciwdziałać jego szkodliwym skutkom u ludzi, autorzy powiedzieli.
„przyjęliśmy bezstronne podejście i przeszukaliśmy całe ciało w poszukiwaniu wskaźników uszkodzeń spowodowanych brakiem snu. Byliśmy zaskoczeni, że to jelita odgrywają kluczową rolę w powodowaniu śmierci ” – powiedziała starsza autorka badań Dragana Rogulja, adiunkt neurobiologii w Instytucie Bavatnika na HMS.,
” jeszcze bardziej zaskakujące okazało się, że można zapobiec przedwczesnej śmierci. Każdego ranka, wszyscy gromadziliśmy się wokół, aby spojrzeć na muchy, z niedowierzaniem, szczerze mówiąc. Widzieliśmy, że za każdym razem, gdy zneutralizowaliśmy ROS w jelitach, mogliśmy uratować muchy-powiedział Rogulja.
naukowcy od dawna badają sen, zjawisko, które wydaje się być fundamentalne dla życia, ale takie, które pod wieloma względami pozostaje tajemnicze. Prawie każde znane zwierzę śpi lub wykazuje jakąś formę sennego zachowania. Bez dostatecznej ich ilości następują poważne konsekwencje., U ludzi przewlekły niedostateczny sen jest związany z chorobami serca, cukrzycą typu 2, rakiem, otyłością, depresją i wieloma innymi schorzeniami.
poprzednie badania wykazały, że długotrwałe, całkowite ograniczenie snu może prowadzić do przedwczesnej śmierci w modelach zwierzęcych. Próby odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób pozbawienie snu kończy się śmiercią, skupiły się głównie na mózgu, skąd pochodzi sen, ale żadne z nich nie przyniosło rozstrzygających rezultatów.,
nagromadzenie jelit
kierowany przez współautorów badań Alexandrę Vaccaro i Yosefa Kaplana Dora, oboje badacze w neurobiologii w HMS, zespół przeprowadził serię eksperymentów na muszkach owocowych, które mają wiele genów regulujących sen z ludźmi, w celu poszukiwania oznak uszkodzeń spowodowanych przez brak snu w całym ciele. Aby monitorować sen, naukowcy wykorzystali wiązki podczerwieni do ciągłego śledzenia ruchu much umieszczonych w pojedynczych probówkach.
odkryli, że muchy mogą spać przez fizyczne wstrząsy, więc zespół zwrócił się do bardziej wyrafinowanych metod., Genetycznie manipulowali muszkami owocowymi, aby wyrazić wrażliwe na ciepło białko w określonych neuronach, o których aktywności wiadomo, że tłumią sen. Kiedy muchy były trzymane w temperaturze 29 stopni Celsjusza (84 stopni Fahrenheita), białko indukowało neurony, aby pozostały stale aktywne, zapobiegając tym samym zasypianiu much.
po 10 dniach braku snu wywołanego temperaturą śmiertelność wzrosła wśród muszek owocowych i wszystkie zmarły około 20 dnia. Muchy kontrolne, które miały normalny sen, żyły do około 40 dni w tych samych warunkach środowiskowych.,
ponieważ śmiertelność wzrosła około 10 dnia, naukowcy szukali markerów uszkodzenia komórek w tym i poprzednich dniach. Większość tkanek, w tym w mózgu, była nierozróżnialna między muchami pozbawionymi snu i nie pozbawionymi snu, z jednym znaczącym wyjątkiem.
wnętrzności much pozbawionych snu miały dramatyczne nagromadzenie Ros-wysoce reaktywnych cząsteczek zawierających tlen, które w dużych ilościach mogą uszkodzić DNA i inne składniki w komórkach, prowadząc do śmierci komórek. Nagromadzenie ROS osiągnęło szczyt około 10 dnia deprywacji snu, a gdy deprywacja została zatrzymana, poziom ROS zmniejszył się.,
dodatkowe eksperymenty potwierdziły, że ROS gromadzi się w jelitach tylko tych zwierząt, które doświadczyły trwałej utraty snu, i że jelito jest rzeczywiście głównym źródłem tego pozornie śmiertelnego ROS.
„odkryliśmy, że pozbawione snu muchy umierały w tym samym tempie, za każdym razem, a kiedy patrzyliśmy na markery uszkodzenia komórek i śmierci, jedyną tkanką, która naprawdę się wyróżniała, była jelita”, powiedział Vaccaro. „Pamiętam, że kiedy robiliśmy pierwszy eksperyment, można było od razu powiedzieć pod mikroskopem, że istnieje uderzająca różnica. To prawie nigdy nie zdarza się w badaniach laboratoryjnych.,”
zespół zbadał również, czy kumulacja ROS występuje u innych gatunków, stosując delikatną, ciągłą stymulację mechaniczną, aby utrzymać myszy w stanie czuwania do pięciu dni. W porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi myszy pozbawione snu miały podwyższony poziom ROS w jelitach małych i dużych, ale nie w innych narządach, co jest zgodne z obserwacjami U Much.
ratowanie śmierci
aby dowiedzieć się, czy ROS w jelitach odgrywa przyczynową rolę w śmierci spowodowanej deprywacją snu, naukowcy postanowili ustalić, czy zapobieganie kumulacji ROS może przedłużyć przeżycie.,
przetestowali dziesiątki związków o właściwościach przeciwutleniających, o których wiadomo, że neutralizują ROS i zidentyfikowali 11, które, gdy są podawane jako suplement diety, pozwalały pozbawionym snu muchom na normalną lub prawie normalną długość życia. Związki te, takie jak melatonina, kwas liponowy i NAD, były szczególnie skuteczne w usuwaniu ROS z jelit. Co ważne, suplementacja nie wydłużyła żywotności much niezabudowanych.
rola usuwania ROS w zapobieganiu śmierci została dodatkowo potwierdzona przez eksperymenty, w których muchy były genetycznie manipulowane w celu nadmiernej produkcji enzymów antyoksydacyjnych w ich wnętrznościach., Muchy te miały normalną lub prawie normalną długość życia, gdy pozbawione snu, co nie miało miejsca w przypadku much kontrolnych, które nadprodukowały enzymy przeciwutleniające w układzie nerwowym.