naukowcy z UCSF, którzy zidentyfikowali dwa znane ludzkie geny, które promują „naturalny krótki sen” – nocny sen, który trwa zaledwie cztery do sześciu godzin, ale pozostawia ludzi wypoczętych-odkryli trzecią, i jest to również pierwszy gen, który kiedykolwiek wykazano, aby zapobiec deficytom pamięci, które normalnie towarzyszą pozbawieniu snu. Naukowcy uważają, że to najnowsze odkrycie może pewnego dnia doprowadzić do narkotycznego celu dla terapii, które poprawiają sen i leczą zaburzenia snu.
ustalenia, wyszczególnione w badaniu opublikowanym w październiku 16 grudnia 2019 w Science Translational Medicine ogłoszono, że zaledwie kilka tygodni po tym, jak ten sam zespół poinformował o odkryciu drugiego genu krótkiego snu, co było osiągnięciem dekady.
„dziesięć lat temu, kiedy zidentyfikowaliśmy pierwszy Gen krótkiego snu, dziedzina genetyki snu była w powijakach. Ludzie nie sądzili, że geny mogą znacząco wpływać na zachowania snu, a wielkie przełomy były rzadkie. Dziś dziedzina rozwija się znacznie szybciej i zaczynamy lepiej obrazować, jak ważne są twoje geny dla dobrego snu”, powiedział dr Ying-Hui Fu, profesor neurologii i członek UCSF Weill Institute for Neurosciences, który kierował zespołami badawczymi, które zidentyfikowały wszystkie trzy znane geny krótkiego snu.
Fu i jej zespół zidentyfikowali najnowszy gen w parze ojca i syna, która średnio wynosiła zaledwie 5,5 i 4.3 godziny snu każdej nocy, odpowiednio-znacznie mniej niż osiem lub więcej godzin, które większość ludzi potrzebuje, aby uniknąć poczucia braku snu.
dr Ying-Hui Fu i dr Louis Ptáček, starsi autorzy badania, w którym zidentyfikowali trzeci Gen „krótkiego snu”. Naukowcy uważają, że to najnowsze odkrycie może pewnego dnia doprowadzić do narkotycznego celu dla terapii, które poprawiają sen i leczą zaburzenia snu.
„istnieją poważne konsekwencje zdrowotne związane z brakiem snu”, powiedział dr Louis Ptáček, profesor neurologii, współautor nowego badania i członek Instytutu Weilla. „Osoby przewlekle pozbawione snu częściej cierpią na otyłość, cukrzycę, problemy sercowo-naczyniowe, depresję i deficyty poznawcze.”
ale podobnie jak inne naturalne krótkie spanie, para ojciec-syn nie wydaje się doświadczać żadnych niekorzystnych efektów poznawczych lub fizycznych, które zwykle towarzyszą pozbawieniu snu. Fu i Ptáček chcieli wiedzieć dlaczego.
badacze przeprowadzili sekwencjonowanie genów zarówno na ojcu, jak i na synu, a następnie wyznaczyli jednoliterową mutację w genie zwanym NPSR1, który koduje białko sygnałowe, które znajduje się na powierzchni neuronów i wcześniej wykazano, że bierze udział w regulacji snu. Podobnie jak mutacje w innych znanych genach krótkiego snu, mutacja ta jest niezwykle rzadka i występuje u mniej niż jednego na 4 miliony ludzi.
aby zrozumieć funkcję genu w mózgu, naukowcy przeprowadzili serię eksperymentów na myszach, które zostały genetycznie zaprojektowane tak, aby nosiły identyczną mutację w myszej wersji NPSR1. Myszy z mutacją spędzały mniej czasu na spaniu i były bardziej aktywne fizycznie niż te bez niej, częściowo dlatego, że na poziomie biochemicznym zmutowana wersja npsr1 zachowuje się inaczej niż bardziej powszechna wersja białka.
NPSR1 jest częścią szlaku sygnałowego w mózgu, który promuje czuwanie. Kiedy jest aktywowany, włącza inne białka w tym samym szlaku, przyłączając do nich chemiczną modyfikację. Aby sprawdzić, czy zmutowane i niezmutowane wersje NPSR1 były w stanie aktywować składniki tego szlaku w tym samym stopniu, naukowcy wstrzyknęli związek, który wyzwala NPSR1 zarówno normalnym, jak i genetycznie zmodyfikowanym myszom. Następnie przyjrzeli się białkom poniżej NPSR1, aby zobaczyć, ile z nich zostało zmodyfikowanych chemicznie w celu promowania aktywacji. Odkryli, że zmutowany NPSR1 aktywował o wiele więcej białek niż wersja niezmutowana.
naukowcy przeprowadzili eksperyment uzupełniający i odkryli, że zmutowany NPSR1 jest łatwiejszy do wyzwalania niż niezmutowana wersja białka. Łącznie wyniki te sugerują, że wersja NPSR1 związana z krótkim snem jest łatwiejsza do aktywacji, a także lepiej włącza inne składniki tej ścieżki promującej czuwanie.
naukowcy następnie zwrócili się do testu pamięci. Myszy umieszczano w specjalnie zaprojektowanej komorze i pozwalano im na eksplorację nowego środowiska przez kilka minut, po czym włączano prąd elektryczny, aby delikatnie wstrząsnąć ich stopami. Kiedy normalne myszy są usuwane z komory i wracają do niej dzień później, pamiętają szok i albo zamarzają, albo wędrują wolniej – ale tylko wtedy, gdy mają wystarczająco dużo snu.
natomiast myszy pozbawione snu doświadczają deficytów pamięci (podobnie jak ludzie pozbawieni snu)i mają problemy z tworzeniem trwałych wspomnień wstrząsów. Kiedy wracają do komnaty dzień po szoku, nie wykazują żadnego z oczekiwanych zachowań opartych na strachu. Ale nosiciele zmutowanej wersji NPSR1 pamiętali wstrząsy elektryczne, nawet po tym, jak zostali pozbawieni snu.
„NPSR1 nie tylko promuje krótki sen, ale także zapobiega problemom z pamięcią, które zwykle wynikają z braku snu” – powiedział Fu. „Jest to pierwszy gen, który ktoś odkrył, że wywiera działanie ochronne przed jednym z wielu niekorzystnych skutków braku snu.”
a ponieważ białko npsr1 jest receptorem powierzchniowym komórki, naukowcy uważają, że pewnego dnia możliwe będzie opracowanie leków, które aktywują lub zakłócają działanie NPSR1.
„to odkrycie nie tylko pozwala nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób geny przyczyniają się do nietypowego fenotypu snu, ale także oferuje atrakcyjny cel dla przyszłych terapii, które mogą pomóc w leczeniu zaburzeń snu lub zapobiegać pewnym deficytom poznawczym związanym z brakiem snu”, powiedział Ptáček.
autorzy: Dodatkowymi autorami są Lijuan Xing, Guangsen Shi, Yulia Mostovoy, Nicholas W. Gentry, Zenghua Fan, Thomas B. McMahon i Pui-Yan Kwok z UCSF oraz Christopher R. Jones z University of Utah.
finansowanie: badanie to było wspierane przez granty NIH T32 HL007731, HG005946, NS099333, NS072360, NS104782 i P30 DK063720 oraz przez Fundusz Neurogenetyczny Williama Bowesa.
ujawnienia: autorzy nie deklarują żadnych konkurencyjnych interesów.
Uniwersytet Kalifornijski w San Francisco (UCSF) koncentruje się wyłącznie na naukach o zdrowiu i zajmuje się promowaniem zdrowia na całym świecie poprzez zaawansowane badania biomedyczne, edukację na poziomie absolwentów w naukach o życiu i zawodach zdrowotnych oraz doskonałość w opiece nad pacjentem. UCSF Health, który służy jako podstawowe Akademickie Centrum Medyczne UCSF, obejmuje Najwyżej oceniane szpitale specjalistyczne i inne programy kliniczne i ma powiązania w całym obszarze Zatoki.