Ученые рассказали, почему хочется спать

Ученым из Израиля удалось установить, что в сон начинает клонить в момент, когда в организме накапливается гомеостатическое давление, которое, как правило, вызвано накоплением повреждений ДНК. В период, когда мы спим, ДНК восстанавливается. О критическом уровне повреждений сигнализирует особый белок. Результаты исследования были опубликованы журналом Molecular Cell.

Давно известно, что животные и люди проводят во сне примерно треть своей жизни. Этот процесс задуман природой как универсальный механизм восстановления. Он свойственен всем организмам, которые обладают нервной системой. В том числе и беспозвоночным, как мухи, черви и даже медузы. Сопротивляться сну практически невозможно. Так, например, сон перебарывает инстинкт самосохранения — животные засыпают, несмотря на постоянную угрозу со стороны хищников. Долгое время механизм, заставляющий мозг отключаться, оставался загадкой для науки.

Ученые из Университета имени Бар-Илана и Междисциплинарного центра исследования мозга имени Гонды провели опытах на рыбках данио. В результате им удалось открыть молекулярный механизм засыпания. Впоследствии исследователи подтвердили свои выводы на мышах.

Авторы исследования экспериментальным путем проверили, может ли накопление повреждений ДНК быть драйвером, запускающим рост гомеостатического давления, которое приводит к появлению сонливости. Применив облучение, фармпрепараты и методы оптогенетики, ученым удалось вызвать повреждение ДНК у рыбок данио. Исследователи проследили, как эти нарушения влияют на их сон.

Результаты эксперимента показали, что в определённый момент накопление повреждений ДНК достигло максимального уровня, что привело к увеличению гомеостатического давление до степени, при которой рыба засыпала.

Спустя несколько часов сна часть повреждений ДНК восстановилась, но значимое восстановление ученым удалось обнаружить только после шести часов сна в соответствии с биоритмами животных. Ученые пробовали сокращать рыбкам продолжительность сна, в результате чего они засыпали даже днем.

На следующем этапе исследований ученые пришли к выводу, что одним из первых на повреждения ДНК дает реакцию белок PARP1. Именно он посылает в мозг сигнал, о том, что нам пора спать, а затем начинает отмечать поврежденные участки ДНК в клетках. Белок задействует все необходимые системы для устранения обнаруженных им повреждений.

Исследователи обнаружили, что кластеризация PARP1 в местах разрыва ДНК повышается при бодрствовании и понижается во время сна. Ученые попробовали заблокировать сигналы, посылаемые PARP1. В этом случае рыбы не осознавали свою усталость и не засыпали, в связи с чем их ДНК не восстанавливалась.

В дальнейшем ученые планируют подтвердить свои находки посредством проведения экспериментов на людях. Они надеются, что подробное описание механизмов, которые позволяют объяснить потребность во сне на уровне отдельной клетки, позволит лучше понять связь между нарушениями сна, старением и нейродегенеративными расстройствами, как болезнь Паркинсона и Альцгеймера.

Ранее Общественная служба новостей сообщала, что ученые предложили использовать грибы при производстве стероидов.