UCSF vědců, kteří identifikovali dva známé lidské geny, které podporují „přírodní krátký spánek“ – noční spánek, který trvá jen čtyři až šest hodin, ale nechává lidi pocit odpočatý – nyní objevili třetí, a je to také první gen, který je nikdy bylo prokázáno, aby se zabránilo paměťové deficity, které obvykle doprovázejí spánku. Vědci se domnívají, že tento nejnovější objev může jednoho dne vést k drogovému cíli terapií, které zlepšují spánek a léčí poruchy spánku.
zjištění, podrobně popsaná ve studii zveřejněné Oct. 16, 2019, ve Vědecké translační medicíně, byly oznámeny jen několik týdnů poté, co stejný tým oznámil svůj objev druhého genu krátkého spánku, což byl úspěch, který byl deset let ve výrobě.
“ před deseti lety, když jsme identifikovali první gen krátkého spánku, byla oblast spánkové genetiky v plenkách. Lidé si nemysleli, že geny mohou významně ovlivnit chování spánku, a velké průlomy byly vzácné. Dnes oblasti postupuje mnohem rychleji, a začínáme mít lepší obrázek o tom, jak důležité vaše geny jsou k získání noci dobře spát,“ řekl Ying-Hui Fu, PhD, profesor neurologie a člen UCSF Weill Ústav pro Neurovědy, který vedl výzkumné týmy, které identifikoval všechny tři známé krátký spánek geny.
Fu a její tým identifikovali nejnovější gen v páru otec-syn, který měl v průměru jen 5,5 A 4.3 hodiny spánku každou noc, respektive – mnohem méně, než osm či více hodin, které většina lidí potřebuje, aby se zabránilo pocit, že spánek-zanedbaný.
Ying-Hui Fu, PhD., a Louis Ptáček, MD, vedoucích autorů studie, ve které jsou identifikovány třetí „krátký spánek“ gen. Vědci se domnívají, že tento nejnovější objev může jednoho dne vést k drogovému cíli terapií, které zlepšují spánek a léčí poruchy spánku.
„Tam jsou vážné zdravotní následky spojené s nedostatkem spánku,“ řekl Ludvík Ptáček, MD, profesor neurologie, co-vedoucí autor nové studie, a člen Weill Ústavu. „Lidé, kteří jsou chronicky zbaveni spánku, častěji trpí obezitou, cukrovkou, kardiovaskulárními problémy, depresí a kognitivními deficity.“
ale stejně jako jiné přirozené krátké pražce, zdá se, že pár otec-syn nemá žádné nepříznivé kognitivní nebo fyzické účinky, které obvykle doprovázejí deprivaci spánku. Fu a Ptáček chtěli vědět proč.
vědci provádí sekvencování genu na obou otec a syn, a se zaměřil na jediné-dopis mutace v genu nazvaný NPSR1, který kóduje signální protein, který se nachází na povrchu neuronů a bylo již dříve prokázáno, že být zapojeny v regulaci spánku. Stejně jako mutace v jiných známých genech krátkého spánku je tato mutace mimořádně vzácná a vyskytuje se u méně než jednoho ze 4 milionů lidí.
pochopit gene funkce v mozku, vědci provedli sérii experimentů na myších, které byly geneticky upravené, aby nést shodné mutace u myší verze NPSR1. Myši s mutací strávil méně času spánkem a byli více fyzicky aktivní, než ti bez něj, částečně proto, že na biochemické úrovni, mutantní verze NPSR1 chová odlišně od běžné verze proteinu.
NPSR1 je součástí signální dráhy v mozku, která podporuje bdění. Když je aktivován, přepne na jiné proteiny ve stejné dráze tím, že k nim připojí chemickou modifikaci. Otestovat, zda mutant a non-mutantní verze NPSR1 byli schopni aktivovat komponenty této dráhy stejnou měrou, vědci injekčně látka, která spouští NPSR1 do běžných a geneticky modifikovaných myší. Poté se podívali na proteiny po proudu od NPSR1, aby zjistili, kolik z nich bylo chemicky upraveno, aby podpořilo aktivaci. Zjistili, že mutantní NPSR1 aktivoval mnohem více navazujících proteinů než nemutantní verze.
vědci pak provedli komplementární experiment a zjistili, že mutantní NPSR1 je snadnější spustit než nemutantní verze proteinu. Společně tyto výsledky naznačují, že verze NPSR1 spojená s krátkým spánkem se snadněji aktivuje a je také lepší při zapnutí dalších složek této cesty podporující bdělost.
vědci se dále obrátili na test paměti. Myši byly umístěny do speciálně navržené komory a umožnily několik minut prozkoumat své nové prostředí, po kterém byl zapnut elektrický proud, aby jemně šokoval nohy. Když jsou normální myši vyjmuty z komory a vráceny do ní o den později, vzpomenou si na šok a buď zamrznou, nebo se toulají komorou pomaleji-ale pouze tehdy, pokud mají dostatek spánku.
naopak, spánek-zbaveni myší zkušenosti deficity paměti (stejně jako nedostatek spánku člověka) a mají problém tvořit trvalé vzpomínky na otřesné zkušenosti. Když se den po šoku vrátí do Sněmovny, nevykazují žádné z očekávaných chování založených na strachu. Ale nositelé mutantní verze NPSR1 si pamatovali elektrické šoky, a to i poté, co byli zbaveni spánku.
„NPSR1 nejen podporuje krátký spánek, ale také zabraňuje problémům s pamětí, které obvykle vyplývají z nedostatku spánku,“ řekl Fu. „Toto je první gen, který někdo objevil a který má ochranný účinek proti jednomu z mnoha nepříznivých důsledků deprivace spánku.“
a protože protein NPSR1 je receptor buněčného povrchu, vědci se domnívají, že jednoho dne bude možné vyvinout léky, které aktivují nebo interferují s NPSR1.
„nejen, že tento objev nám dává lepší pochopení toho, jak geny přispívají k neobvyklé spát fenotyp, ale také nabízí atraktivní cíl pro budoucí terapie, které mohou pomoci léčit poruchy spánku nebo zabránit určité kognitivní deficity spojené s nedostatkem spánku,“ Ptáček řekl.
autoři: Další autoři zahrnují Lijuan Xing, Guangsen Shi, Julia Mostovoy, Nicholas W. Gentry, Zenghua Ventilátor, Thomas B. McMahon, a Pui-Yan Kwok z UCSF; a Christopher R. Jones z University of Utah.
Financování: Tato studie byla podporována NIH granty T32 HL007731, HG005946, NS099333, NS072360, NS104782 a P30 DK063720; a William Bowes Neurogenetics Fondu.
zveřejnění: autoři neprohlašují žádné konkurenční zájmy.
University of California, San Francisco (UCSF) je výhradně zaměřena na zdraví věd, a je věnován na podporu zdraví po celém světě prostřednictvím pokročilé biomedicínský výzkum, absolvent-úroveň vzdělání v oblasti přírodních věd a ochrany zdraví povolání, a excelenci v péči o pacienta. UCSF Health, který slouží jako primární akademické lékařské centrum UCSF, zahrnuje špičkové specializované nemocnice a další klinické programy, a má vztahy v celé oblasti zálivu.