UCSF-forskerne som identifiserte de to kjente menneskelige gener som fremmer «naturlig kort søvn» – nattlig søvn som varer bare fire til seks timer, men lar folk føle seg godt uthvilt-har nå oppdaget en tredjedel, og det er også det første genet som noen gang har vist seg å forhindre minneunderskudd som normalt følger med søvnmangel. Forskerne mener at denne siste oppdagelsen en dag kan føre til et stoffbart mål for terapier som forbedrer søvn og behandler søvnforstyrrelser.
funnene, detaljert i en studie publisert Oktober. 16, 2019, I Science Translational Medicine, ble annonsert bare uker etter at samme lag rapporterte deres oppdagelse av det andre korte søvngenet, en prestasjon som var et tiår i å lage.
» For Ti år siden, da vi identifiserte det første korte søvngenet, var feltet søvngenetikk i sin barndom. Folk trodde ikke at gener kunne påvirke søvnadferdene betydelig, og store gjennombrudd var sjeldne. I dag er feltet fremme mye raskere, og vi begynner å få et bedre bilde av hvor viktig dine gener er å få en god natts søvn, » Sa Ying-Hui Fu, PhD, professor i nevrologi og medlem AV UCSF Weill Institute for Neurosciences som har ledet forskerteam som identifiserte alle tre kjente kort søvn gener.
Fu og hennes team identifiserte det nyeste genet i et far-og-sønn-par som i gjennomsnitt bare var 5,5 og 4.3 timers søvn hver natt, henholdsvis-langt mindre enn de åtte eller flere timene som de fleste trenger for å unngå å føle seg søvnberøvet.
Ying-Hui Fu, PhD, Og Louis Ptáč, md, seniorforfattere av studien der de identifiserte et tredje «kort søvn» – gen. Forskerne mener at denne siste oppdagelsen en dag kan føre til et stoffbart mål for terapier som forbedrer søvn og behandler søvnforstyrrelser.
«det er alvorlige helsekonsekvenser forbundet med søvnmangel,» Sa Louis Ptáček, md, professor i nevrologi, co-senior forfatter av den nye studien, og medlem av weill Institute. «Folk som er kronisk søvnberøvet, er mer sannsynlig å lide av fedme, diabetes, kardiovaskulære problemer, depresjon og kognitive underskudd.»
men som andre naturlige korte sviller, synes far-sønn-paret ikke å oppleve noen av de negative kognitive eller fysiske effektene som vanligvis følger med søvnmangel. Fu Og Ptáč Ønsket å vite hvorfor.
forskerne utførte gensekvensering på både far og sønn, og nullet inn på en enkeltbokstav-mutasjon i et gen som heter NPSR1, som koder for et signalprotein som sitter på overflaten av nevroner og tidligere ble vist å være involvert i å regulere søvn. Som mutasjonene i de andre kjente kort søvngenene, er denne mutasjonen svært sjelden, forekommer hos færre enn en av 4 millioner mennesker.
for å forstå genets funksjon i hjernen, utførte forskerne en rekke eksperimenter på mus som var genetisk konstruert for å bære en identisk mutasjon i musversjonen AV NPSR1. Mus med mutasjonen brukte mindre tid på å sove og var mer fysisk aktive enn de uten det, delvis fordi mutantversjonen AV NPSR1 på biokjemisk nivå oppfører seg forskjellig fra den mer vanlige versjonen av proteinet.
NPSR1 er en del av en signalvei i hjernen som fremmer våkenhet. Når den er aktivert, slår den på andre proteiner i samme vei ved å feste en kjemisk modifikasjon til dem. For å teste om mutant-og ikke-mutantversjonene AV NPSR1 var i stand til å aktivere komponenter i denne banen i samme grad, injiserte forskerne en forbindelse som utløser NPSR1 i både normale og genetisk utviklede mus. De så på proteiner nedstrøms FRA NPSR1 for å se hvor mange av dem som hadde blitt kjemisk modifisert for å fremme aktivering. De fant at mutant NPSR1 aktiverte mange flere nedstrøms proteiner enn den ikke-mutante versjonen.
forskerne utførte deretter et komplementært eksperiment og fant at mutant NPSR1 er lettere å utløse enn den ikke-mutante versjonen av proteinet. Sammen tyder disse resultatene på at versjonen AV NPSR1 assosiert med kort søvn er lettere å aktivere, og er også bedre å slå på andre komponenter i denne våkenhetsfremmende banen.
forskerne vendte seg deretter til en minnetest. Mus ble plassert i et spesialdesignet kammer og fikk lov til å utforske sitt nye miljø i noen minutter, hvoretter en elektrisk strøm ble slått på for å forsiktig sjokkere føttene. Når normale mus blir fjernet fra kammeret og returnert til det en dag senere, husker de sjokket og enten fryser eller streifer kammeret sakte-men bare hvis de har hatt tilstrekkelig søvn.
derimot opplever søvnberøvede mus minneunderskudd (akkurat som søvnberøvede mennesker) og har problemer med å danne varige minner om jolting-opplevelsen. Når de kommer tilbake til kammeret en dag etter å ha blitt sjokkert, viser de ikke noen av de forventede fryktbaserte oppføringene. Men bærere av mutantversjonen AV NPSR1 husket de elektriske støtene, selv etter å ha blitt søvnberøvet.
» NPSR1 fremmer ikke bare kort søvn, det forhindrer også minneproblemer som vanligvis skyldes søvnmangel,» Sa Fu. «Dette er det første genet som noen har oppdaget som utøver en beskyttende effekt mot en av de mange negative konsekvensene av søvnmangel.»
og fordi NPSR1-proteinet er en celleoverflatereseptor, tror forskerne at det en dag kan være mulig å utvikle legemidler som aktiverer ELLER forstyrrer NPSR1.
» Ikke bare gir denne oppdagelsen oss en bedre forståelse av hvordan gener bidrar til en uvanlig søvnfenotype, det gir også et tiltalende mål for fremtidige terapier som kan bidra til å behandle søvnforstyrrelser eller forhindre visse kognitive underskudd forbundet med søvnmangel, » Sa Ptáč.
Forfattere: Andre forfattere inkluderer Lijuan Xing, Guangsen Shi, Yulia Mostovoy, Nicholas W. Gentry, Zenghua Fan, Thomas B. McMahon, Og Pui-Yan Kwok FRA UCSF; Og Christopher R. Jones fra University Of Utah.
Finansiering: denne studien ble støttet AV NIH grants T32 HL007731, HG005946, NS099333, NS072360, NS104782 Og P30 DK063720; Og Av William Bowes Neurogenetics Fund.
Avsløringer: forfatterne erklærer ingen konkurrerende interesser.
The University Of California, San Francisco (UCSF) er utelukkende fokusert på helsefag og er dedikert til å fremme helse over hele verden gjennom avansert biomedisinsk forskning, høgare nivå utdanning i biovitenskap og helse yrker, og dyktighet i pasientbehandling. UCSF Health, som fungerer SOM ucsfs primære akademiske medisinske senter, inkluderer topprangerte spesialsykehus og andre kliniske programmer, og har tilknytninger i Hele Bay Area.