Защитный механизм ведения клеток мозга также может регулировать сон

0

Согласно новому исследованию, проведенному Медицинской школой Перельмана в Университете Пенсильвании, в регуляцию сна может быть вовлечен важный биологический механизм, который, как считается, защищает клетки мозга от нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

Исследователи обнаружили, что сигнальный путь, который помогает предотвратить накопление аномальных белковых агрегатов в клетках мозга, также необходим для сна как у плодовых мух, так и у рыбок данио. Тот факт, что этот механизм присутствует у двух эволюционно удаленных видов, предполагает, что он также может присутствовать у людей.

Там уже давно загадочные намеки, что потери и нарушения сна подключены к нейродегенеративным заболеваниям, а также результаты, опубликованные сегодня в журнале Current Biology, показывают одно возможное объяснение связи. Если бы результаты были распространены на людей, они указали бы путь к новым стратегиям против расстройств сна и нейродегенеративных заболеваний.

«Фрагментация сна, для которой характерны повторяющиеся кратковременные прерывания сна, является одним из наиболее распространенных факторов чрезмерной дневной усталости, особенно у пожилых людей», – сказал главный исследователь Ниринджини Найду, доктор философии, доцент кафедры сна и хронобиологии. «Теперь, когда мы знаем основной путь, связанный с регуляцией сна, мы можем нацелиться на него, чтобы потенциально улучшить фрагментированный сон».

Исследования последних лет показали, что хроническая потеря сна увеличивает риск развития болезни Альцгеймера, в то время как люди с болезнью Альцгеймера имеют повышенный риск нарушения сна. Нарушения сна также являются общими признаками 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 есть один намек на то, что у лабораторных животных выявили, что мозг во время сна запускает процессы «протеостаза», которые устраняют аномальные и потенциально вредные белковые агрегаты, такие как те, которые загромождают мозг при нейродегенеративных заболеваниях.

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 далеких рыбок данио, используя низкомолекулярные соединения, которые блокируют ключевой компонент пути, оба набора животных спали намного меньше, чем обычно. Блокирование PERK с помощью генетических методов у дрозофилы дало аналогичные результаты, в то время как обратное действие – форсирование перепроизводства PERK – заставляло мух спать больше.

Кандидат наук Сара Ли исследовала крошечные группы нейронов, которые вырабатывают ключевой гормон, стимулирующий бодрствование у дрозофилы, и обнаружила, что ночной сбой PERK, только в этих нейронах, был достаточен для того, чтобы мухи спали меньше, тогда как чрезмерная выработка PERK заставляла их спать больше. В одной подгруппе этих нейронов исследователи смогли подтвердить, что повышение или уменьшение PERK приводило к подавлению или высвобождению продукции гормона бодрствования. «Это повышает вероятность того, что PERK регуляция сна происходит в нескольких мозговых цепях», – сказал Ли.

Это открытие знаменует собой первый случай, когда ученые определили специфический и двунаправленный биологический механизм, связывающий сон с протеостазом. Результаты также указывают на возможность того, что бодрствование имеет тенденцию увеличивать накопление белковых агрегатов в клетках головного мозга, что приводит к увеличению передачи сигналов PERK. Это в конечном итоге помогает обратить стресс клеток мозга, укрепляя сон и позволяя проводить эффективную уборку белка.

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

Авторы полагают, что дальнейшие исследования этой взаимосвязи между сном и протеостазом могут раскрыть важные новые терапевтические стратегии для улучшения качества сна, снижения риска развития болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний и эффективного замедления старения мозга.

Поделиться в соц сетях:

Комментарии закрыты