Коли ми інколи або систематично позбавлені сну, нам не вдається зосередитись. Нове дослідження вчених Оксфордського університету (Велика Британія) пролило світло на походження цього біологічного явища, а також допомогло глибше зрозуміти на клітинному рівні нашу потребу у відпочинку.
Як визначила команда, мітохондрії наших клітин відповідають за подачу сигналів про те, що організму потрібно якнайшвидше лягти спати.
Дослідники припустили, що ці крихітні генератори енергії спричиняють своєрідне метаболічне перевантаження в нейронах, які регулюють сон. А отже, мозок працює на межі своїх можливостей. Тим часом сон допомагає усунути це навантаження, дбаючи про здоров’я мозку, розповіло видання Science Alert.
«Ми поставили собі за мету зрозуміти, для чого потрібен сон і чому ми взагалі відчуваємо потребу уві сні. Попри десятиліття досліджень, досі ніхто не зміг виявити чіткого фізичного тригера. Наші результати показали, що відповідь може критися у власне процесі, що забезпечує наш організм енергією: аеробному метаболізмі», – пояснив фізіолог Геро Мізенбок, співавтор роботи.
Про що дізналися вчені?
Університетська команда вивчила нейрони, що відповідають за регуляцію сну, на прикладі плодових мушок Drosophila melanogaster. Як відомо, багато генів та молекулярних механізмів дрозофіл подібні до людських. Тому мушки є гарною моделлю для вивчення процесів, що відбуваються в організмі людини.
Порівнюючи плодових мушок, що добре виспалися, з позбавленими сну, дослідники помітили відмінності в активності генів та електричній сигналізації. Вчені виявили, що перевантажені мітохондрії в мозку, позбавленому сну, втрачають електрони, збільшуючи утворення шкідливих продуктів розпаду. Нейрони, що регулюють сон, реагують на ці молекули, переходячи в режим підвищеної активності. І це робить сон найважливішим біологічним пріоритетом.
«Не можна, щоб мітохондрії пропускали занадто багато електронів. Коли це відбувається, вони генерують реактивні молекули, які ушкоджують клітини», – зауважив нейробіолог Раффаеле Сарнатаро, провідний автор дослідження.
Генетична модифікація плодових мушок з активнішим виробленням електронів у клітинах, що регулюють сон, спричинила появу мушок, які спали більше. Аналогічно, дрозофіли зі зниженим рівнем генерації електронів спали менше.
Звичайно, є й інші фактори, що впливають на сон: від кількості випитих філіжанок кави – до збоїв у циркадних ритмах, що відповідають за час сну. Але тепер науковці отримали уявлення про реальний клітинний механізм, що контролює сон, та зрозуміли, чому без нього не можна обійтись.
Усе те, що вчені дізналися в ході дослідження, згодом може допомогти в лікуванні розладів сну й навіть неврологічних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера. Ці захворювання тісно пов’язані зі сном і тим, як він захищає мозок.
Дослідження також виявило зв’язок між метаболізмом, сном та тривалістю життя. Дрібні тварини зазвичай сплять більше і живуть менше, а активність мітохондрій та відходи, що їх необхідно виводити, можуть бути однією з причин цього.
Результати дослідження опублікував журнал Nature.
Фото: pexels.com
