Smrt v Důsledku nedostatku Spánku Spojené Kauzálně do Střeva, a je možné Předejít Mouchy

Video: Rick Groleau

Harvard Medical School (HMS) neurovědci zjistili nečekané, příčinná souvislost mezi nedostatkem spánku a předčasné smrti. Jejich studie u ovocných mušek zbavených spánku zjistila, že smrti vždy předcházela akumulace reaktivních oxidačních druhů (ROS) ve střevě. Když octomilky byly uvedeny antioxidační sloučeniny, které neutralizuje a ROS vymazána ze střeva, nedostatek spánku zvířat zůstal aktivní a měl normální délky života. Další experimenty na myších potvrdily, že ROS se nahromadily ve střevě, když nedostaly dostatek spánku.

nálezy hlášené v Cell naznačují možnost, že by zvířata mohla za určitých okolností přežít bez spánku. Výzkum může také poukazují na nové možnosti studia, které nám pomohou pochopit plný důsledky nedostatečného spánku, a případně rozvoj nových přístupů k potírání nežádoucích účinků nedostatku spánku u lidí.

„my Jsme si objektivní přístup a prohledali celé tělo pro ukazatele poškození z nedostatku spánku,“ řekl vedoucí autor studie Dragana Rogulja, PhD., asistent profesor neurobiologie v Blavatnik Institutu na HMS. „Byli jsme překvapeni, když jsme zjistili, že to bylo střevo, které hraje klíčovou roli při způsobení smrti. Ještě překvapivější je, že jsme zjistili, že předčasné smrti lze zabránit. Každé ráno, všichni jsme se shromáždili, abychom se podívali na mouchy, s nedůvěrou, abych byl upřímný. Viděli jsme, že pokaždé, když jsme mohli neutralizovat ROS ve střevě, mohli jsme zachránit mouchy.“Rogulja a jeho kolegové uvedli svá zjištění v článku s názvem“ ztráta spánku může způsobit smrt akumulací reaktivních druhů kyslíku ve střevě.“

většina z nás bude obeznámena s sdělovacími znaky, že jsme neměli dostatek spánku. Ty mohou zahrnovat únavu a celkovou únavu, potíže se soustředěním a podrážděnost. Účinky delší deprivace spánku mohou být závažnější a mohou vést k dezorientaci, paranoii a halucinacím. „Nespočet klinických a experimentálních studií spojuje nedostatečný spánek s vážnými zdravotními problémy,“ napsali autoři. U lidí je chronický nedostatečný spánek spojen se srdečními chorobami, diabetem typu 2, rakovinou, obezitou, depresí a mnoha dalšími stavy. A zatímco souvislost mezi celkovým nedostatkem spánku a smrt byla hlášena u lidí pouze neoficiálně, „… omezení spánku může vést k předčasné smrti v modelových organismů, včetně psi, krysy, švábi a mouchy,“ autoři i nadále.

navzdory desetiletím studia však vědci stále nezjistili, proč zvířata umírají, když nespí. Ve snaze odpovědět na to, jak deprivace spánku vrcholí smrtí, se většina výzkumu zaměřila na mozek, odkud pochází spánek. „Spánek je generován neurony, takže se obecně předpokládalo, že smrt pozorovaná při deprivaci spánku je důsledkem zhoršené funkce mozku,“ poznamenal tým. „Tato myšlenka je podporována významným kognitivním poklesem, který je patrný po ztrátě spánku.“Studie však dosud nepřinesly přesvědčivé výsledky. A zajímavé je, že vědci dodali: „kromě zhoršení poznání vede ztráta spánku k dysfunkci gastrointestinálního, imunitního, metabolického a oběhového systému.“

není jasné, zda jsou tyto účinky na jiné systémy druhotnými důsledky změn funkce nervového systému nebo zda jsou nezávislé a přímé účinky deprivace spánku. Není také známo, zda některý z těchto účinků přispívá ke smrti u zvířat bez spánku.

v Čele studie co-první autoři Alexandra Vaccaro, PhD, a Josef Kaplan Dor, PhD, kteří jsou výzkumných pracovníků v neurobiologie na HMS,, HMS tým provedl řadu experimentů v ovocné mušky, hledat po celém těle, pro známky poškození způsobené nedostatkem spánku. Ovocné mušky sdílejí s lidmi mnoho genů regulujících spánek. „V našem hledání faktorů, které přímo odkaz, ztráta spánku a smrti, vzali jsme agnostik přístup, pokud jde o anatomii, prozkoumáme více tkání paralelně,“ vyšetřovatelé napsal. „Naším prvním modelem byla moucha, protože mouchy a savci sdílejí základní atributy spánku a mouchy vyžadují spánek pro normální životnost.“

pro sledování spánku vědci používali infračervené paprsky k neustálému sledování pohybu mušek umístěných v jednotlivých trubkách. Zjistili, že mouchy mohou spát přes fyzické třást, a tak se místo geneticky upravené octomilky vyjádřit teplo-citlivých proteinů ve specifických neuronů, jejichž činnost je známo, k potlačení spánku. Když byly mouchy umístěny při 29°C, protein indukoval neurony, aby zůstaly neustále aktivní,čímž zabránil muchám spát.

vědci zjistili, že ovoce létat úmrtnosti špičatý po 10 dnech teploty vyvolané nedostatkem spánku, a všechny mouchy zemřel kolem dne 20. Kontrolní mouchy, které měly normální spánek, žily přibližně 40 dní ve stejných podmínkách prostředí. Protože úmrtnost vzrostla kolem 10. dne, vědci hledali markery poškození buněk v tomto a předchozích dnech. Zjistili, že zatímco většina tkání, včetně mozku, byly k nerozeznání mezi spánku a non-zbaven mouchy, tam byla jedna významná výjimka. Vnitřnosti much zbavených spánku měly dramatický nárůst ROS. Tyto vysoce reaktivní molekuly obsahující kyslík mohou ve velkém množství poškodit DNA a další složky v buňkách, což vede k buněčné smrti. Hromadění ROS ve střevech ovocných mušek vyvrcholilo kolem dne 10 deprivace spánku, a když byla deprivace zastavena, hladiny ROS se snížily.

Další experimenty potvrdily, že ROS build-up došlo pouze ve střevech těchto zvířat, že došlo k trvalému spánku, a že střeva se zdá být hlavním zdrojem zřejmě smrtící ROS. „Tři nezávislé metody deprivace spánku v mouše vedly k akumulaci ROS ve střevě, což vyvolalo oxidační stres v tomto orgánu,“ poznamenali vědci. „Když deprivace byla zastavena ROS a oxidační stres markery postupně vymazány.“

„zjistili jsme, že mouchy zbavené spánku umírají pokaždé stejným tempem, a když jsme se podívali na markery poškození a smrti buněk, jediná tkáň, která skutečně vynikla, byla střeva,“ řekl Vaccaro. „Vzpomínám si, když jsme udělali první experiment, mohli jste pod mikroskopem okamžitě říct, že existuje výrazný rozdíl. To se v laboratorním výzkumu téměř nikdy nestane.“

tým také zkoumal, zda akumulace ROS došlo u jiných druhů, pomocí jemné, kontinuální mechanická stimulace udržet myši vzhůru až pět dní. Ve srovnání s kontrolními zvířaty měly myši zbavené spánku také zvýšené hladiny ROS v tenkém a tlustém střevě, ale ne v jiných orgánech. „Nedostatek spánku u myší vyrobených podobný výsledek, s ROS hromadí zejména v malé a velké střeva a vyvolalo oxidační stres,“ autoři uvádí.

zjistit, jestli ROS ve střevech hraje kauzální roli v spánku vyvolané smrtí, další vědci se podíval na to, zda prevence ROS, akumulace může prodloužit přežití. Testovali desítky sloučenin s antioxidačními vlastnostmi známo, k neutralizaci ROS a identifikovat 11, které, pokud je podáván jako doplněk stravy, možnost spánku-zbaven mouchy mají normální nebo téměř normální délku života. Tyto sloučeniny, jako je melatonin, kyselina lipoová a NAD, byly zvláště účinné při odstraňování ROS ze střeva. Zejména doplňky neprodloužily životnost mušek bez spánku.

úloha odstranění ROS v prevenci smrti byla dále potvrzena experimenty, při nichž byly mouchy geneticky manipulovány, aby nadprodukovaly antioxidační enzymy ve střevech. Tyto mouchy měly při nedostatku spánku normální až téměř normální životnost, zatímco mouchy, které nadprodukovaly antioxidační enzymy ve svém nervovém systému, nebyly chráněny před smrtí související se spánkovou deprivací. „Na rozdíl od střeva-cílené zvýšená exprese, nervový systém-cílené zvýšená exprese antioxidačních enzymů nemělo zásadní záchranu efekt, i když životnost byla prodloužena o několik dní,“ tým poznamenal.

Zatímco výsledky prokázaly, že ROS vybudovat ve střevech hraje ústřední roli v způsobuje předčasné smrti z nedostatku spánku, vědci připustili, že mnoho otázek stále zůstává nezodpovězených. „Jak deprivace spánku vede k akumulaci ROS?“napsali. „Proč se to děje ve střevě? Je možné, že clearance ROS je denní funkce spánku, ale je také možné, že deprivace spánku vytváří jedinečné nepříznivé podmínky, které vedou k akumulaci ROS.“

Dor dále poznamenal: „stále nevíme, proč ztráta spánku způsobuje hromadění ROS ve střevě a proč je to smrtelné. Deprivace spánku by mohla přímo ovlivnit střevo, ale spoušť může také pocházet z mozku. Podobně, smrt může být způsobena poškozením střeva nebo proto, že vysoké hladiny ROS mají systémové účinky, nebo jejich kombinace.“

nedostatek spánku je známo, že v rozporu s tělo je hlad signální dráhy, takže tým také měřena ovoce létat příjmu potravy analyzovat, zda existují potenciální asociace mezi krmením a smrti. Zjistili, že některé mouchy zbavené spánku jedly více po celý den ve srovnání s nekontrolovanými kontrolami. Omezení přístupu k jídlu však nemělo žádný vliv na přežití, což naznačuje, že se jedná o faktory mimo příjem potravy.

vědci nyní pracují na identifikaci biologických cest, které vedou k akumulaci ROS ve střevě a následným fyziologickým poruchám. Tým doufá, že jejich práce bude informovat o vývoji přístupů nebo terapie, aby kompenzovat některé negativní důsledky nedostatku spánku. Jeden ze tří dospělých Američanů dostane podle amerického CDC méně než doporučených sedm hodin spánku za noc a nedostatečný spánek je běžnou součástí života mnoha lidí po celém světě.

studie týmu Harvardské lékařské fakulty také ukázaly, že není nutné úplně omezovat spánek, aby se růst ROS projevil. „Bylo zde představeno závažné omezení spánku, ale mírná deprivace také vede k hromadění ROS ve střevech, i když pomaleji,“ komentovali. „To znamená, že naše výsledky jsou pravděpodobně relevantní pro chronický nedostatečný spánek u lidí a mohly by pomoci vysvětlit patologie spojené s omezením spánku.“

dospěli k závěru: „uvědomujeme si, že to, co zabíjí zvířata s extrémně nedostatkem spánku, nemusí nutně odrážet to, co spánek dělá denně. Bez ohledu na to, že naše zjištění demystifikovat pozorování, že extrémní ztráta spánku může způsobit smrt, a ukázat, že je možné snížit náklady na nucené bdění.“

„věříme, že jsme identifikovali ústřední problém, který po odstranění umožňuje přežití bez spánku, alespoň u ovocných mušek, „řekl Rogulja“ tolik z nás je chronicky zbaveno spánku. I když víme, že zůstat pozdě každou noc je špatné, stále to děláme. Musíme pochopit biologii toho, jak deprivace spánku poškozuje tělo, abychom mohli najít způsoby, jak této škodě zabránit.”