Защитный механизм клетки мозга также может регулировать сон

Защитный механизм клетки мозга также может регулировать сон

Согласно новому исследованию Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании, важный биологический механизм, который, как считается, защищает клетки мозга от нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, также может участвовать в регулировании сна. Исследователи обнаружили, что сигнальный путь, который помогает предотвратить накопление аномальных белковых агрегатов в клетках мозга, также необходим для сна как плодовых мух, так и рыбок данио. Тот факт, что этот механизм присутствует у двух эволюционно далеких видов, предполагает, что он также может присутствовать у людей.

Уже давно есть озадачивающие намеки на то, что потеря сна и нарушения сна связаны с нейродегенеративными заболеваниями, и результаты, опубликованные сегодня в журнале Current Biology , раскрывают одно возможное объяснение этой связи. Если бы результаты были распространены на людей, они указали бы путь к новым стратегиям против расстройств сна и нейродегенеративных заболеваний.

«Фрагментация сна, которая характеризуется повторяющимися короткими перерывами во сне, является одним из наиболее распространенных факторов, вызывающих чрезмерную дневную усталость, особенно у пожилых людей», – сказал главный исследователь Ниринджини Найду, доктор философии , доцент кафедры сна и хронобиологии. «Теперь, когда мы знаем основной путь, который участвует в регуляции сна, мы можем нацелить его на потенциальное улучшение фрагментированного сна».

Исследования последних лет показали, что хроническая потеря сна увеличивает риск болезни Альцгеймера, в то время как люди с болезнью Альцгеймера имеют повышенный риск нарушений сна. Нарушения сна также являются общими чертами болезни Паркинсона, бокового амиотрофического склероза (БАС), лобно-височной деменции и других нейродегенеративных заболеваний.

Как процессы, лежащие в основе нейродегенеративного заболевания, могут быть связаны с нарушениями сна, никогда не было ясно. Но один намек исходит из результатов, полученных на лабораторных животных, о том, что мозг во время сна запускает процессы «протеостаза», которые устраняют аномальные и потенциально вредные белковые агрегаты, такие как те, которые загромождают мозг при нейродегенеративных расстройствах.

В новом исследовании Найду и ее коллеги тщательно изучили важный процесс протеостаза, называемый сигнальным путем PERK, который в ответ на накопление нежелательных белковых агрегатов заставляет клетки временно останавливать сборку большинства белков. Ученые обнаружили, что, когда они подавляли передачу сигналов PERK у плодовых мушек дрозофилы или у эволюционно удаленных рыбок данио, используя низкомолекулярные соединения, которые блокируют ключевой компонент пути, обе группы животных спали намного меньше, чем обычно. Блокирование PERK с помощью генетических методов у дрозофилы дало аналогичные результаты, в то время как выполнение обратного действия – принудительное перепроизводство PERK – заставляло мух спать больше.

Кандидат наук Сара Ли исследовала крошечные группы нейронов, которые производят ключевой гормон, способствующий бодрствованию, у дрозофилы и обнаружила, что сбивание PERK в ночное время только в этих нейронах было достаточно, чтобы заставить мух спать меньше, тогда как избыточное производство PERK заставляло их спать больше . В одном подмножестве этих нейронов исследователи смогли проверить, что усиление или снижение PERK имело эффект подавления или высвобождения выработки гормона бодрствования. «Это повышает вероятность того, что PERK-регуляция сна происходит в нескольких цепях мозга», – сказал Ли.

Это открытие знаменует собой первый случай, когда ученые определили конкретный и двунаправленный биологический механизм, связывающий сон с протеостазом. Полученные данные также указывают на возможность того, что бодрствование имеет тенденцию к увеличению накопления белковых агрегатов в клетках мозга, что приводит к усилению передачи сигналов PERK. Это, в конечном итоге, помогает обратить вспять стресс клеток мозга, заставляя спать и позволяя эффективно управлять белками.

«Наши результаты показывают, что одной из консервативных функций сна может быть смягчение клеточного стресса, вызванного бодрствованием», – сказал Найду.

Ссылка на основную публикацию