Плодовые мухи и энергетические напитки помогают разгадать тайну бессонницы

Сон является важным поведенческим состоянием у животных, от беспозвоночных до людей. Ученые обнаружили новый механизм регулирования сна у плодовых мух с использованием ингредиента, обычно встречающегося в энергетических напитках.

Аспекты регулирования сна

Сон важен для иммунной функции, стабильного метаболизма, восстановления мозга, обучения и памяти. В течение всей жизни более 30% людей испытывают расстройство сна, которое связано с рядом заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, диабет типа 2 и сердечно-сосудистые заболевания.

Растет число свидетельств того, что глиальные клетки (или глии), считавшиеся просто «поддерживающими» нейроны в мозге, на самом деле весьма важны для различных аспектов регулирования сна. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Current Biology.

Результаты научной работы

Благодаря плодовой мухе (Drosophila melanogaster), исследовательские группы из Флоридского Атлантического Университета (Florida Atlantic University) и Университета Макгилла (McGill University) в Квебеке обнаружили новый механизм, регулирующий сон, который включает в себя глии и их способность управлять общим ингредиентом, найденным во многих энергетических напитках.

У плодовых мух около 75% схожих с нами генов, которые вызывают заболевания у человека и отображают все поведенческие и физиологические характеристики сна.

В  исследовании ученые стремились идентифицировать новые гены, влияющие на сон и бодрствование у плодовых мух. При таком подходе они обнаружили ген, который кодирует мембранный транспортный белок, известный как транспортер 2 возбуждающих аминокислот или Eaat2.

Ученые обнаружили, что Eaat2 способствует бодрствованию у плодовых мух, ограничивая длину и интенсивность периодов сна. Они также обнаружили, что Eaat2  контролирует движение таурина — ингредиента, обнаруженного во многих энергетических напитках, — в том числе в глиальных клетках головного мозга. Таурин последовательно повышается в крови и моче у людей, лишенных сна, но неизвестно, происходит ли изменение уровня таурина в мозге после восстановления сна.

Как и люди, плодовые мухи очень активны в течение дня и спят всю ночь. Авторы обнаружили, что нарушение Eaat2 у плодовых мух вызвало избыточную дневную сонливость.

«Большинство людей страдают от нарушений сна, и мы считаем, что повышение осведомленности о важности понимания основных механизмов сна является немаловажной проблемой во всем мире», — сказал Кин.

«Мы считаем, что идентификация Eaat2 в качестве модулятора сна будет важна для исследователей, которые изучают регуляцию сна, и для врачей, которые лечат пациентов с нарушениями сна», — сказал Кин. «Это предполагает, что ученые сна должны исследовать роль нейронов, чтобы понять, как глиальные клетки контролируют сон».

Ученые обнаружили, что Eaat2 работает в определенных глиальных клетках головного мозга мух, а не в нейронах.

«Наши исследования добавляют бодрствование в растущий список поведения плодовых мух, в которых глиальные клетки играют важную регуляторную роль, включающую в себя циркадные ритмы, движение, ухаживание, обучение и память», — сказала соавтор исследования Эмили Пеко (Emilie Peco).

Ранее было показано, что Eaat2 переносит таурин. Для этого Бетани Шталь накормил таурином мух и обнаружил, что они спали больше в дневное время, чем мухи в контрольной группе, но только если присутствовал Eaat2 .

«Исследование, проведенное учеными, фокусируется на фундаментальных механизмах сна и глиальных клеток у мух, но мы ожидаем, что наше открытие будет стимулировать исследования, чтобы определить, может ли механизм, связанный с переносом таурина в глиальные клетки и обратно, повлиять на сон у людей», — сказал Бетани Шталь.

Авторы другого исследования утверждают, что сон способствует быстрейшему восстановлению после сотрясения мозга.