Halál miatt alváshiány kapcsolódó ok-okozati összefüggés a bél, és megelőzhető a legyek

>

videó: Rick groleau

a Harvard Medical School (HMS) idegtudósai váratlan, okozati összefüggést azonosítottak az alváshiány és a korai halál között. Alváshiányos gyümölcslegyekkel végzett tanulmányuk azt találta, hogy a halált mindig a reaktív oxidatív Fajok (ROS) felhalmozódása előzte meg a bélben. Amikor a gyümölcslegyeknek antioxidáns vegyületeket adtak, amelyek semlegesítették és megtisztították a ROS-t a bélből, az alváshiányos állatok aktívak maradtak és normális élettartamúak voltak. Egereken végzett további kísérletek megerősítették, hogy a Ros felhalmozódott a bélben, amikor nem aludtak eleget.

A Cell-ben közölt eredmények arra utalnak, hogy az állatok bizonyos körülmények között képesek lehetnek alvás nélkül túlélni. A kutatás rámutathat a tanulmány új útjaira is, amelyek segítenek megérteni az elégtelen alvás teljes következményeit, és potenciálisan új megközelítések kidolgozását az alváshiány káros hatásainak ellensúlyozására az emberekben.

“elfogulatlan megközelítést alkalmaztunk, és az egész testben kerestük az alváshiány okozta károk mutatóit” – mondta Dragana Rogulja, PhD, a HMS Blavatnik Intézetének neurobiológiai adjunktusa. “Meglepődve tapasztaltuk, hogy a bél játszik kulcsszerepet a halál okozásában. Még meglepőbb, hogy azt találtuk, hogy a korai halál megelőzhető. Minden reggel, mindannyian összegyűltünk, hogy megnézzük a legyeket, hitetlenkedve, hogy őszinte legyek. Azt láttuk, hogy minden alkalommal, amikor semlegesíthetjük A Ros-t a bélben, megmenthetjük a legyeket.”Rogulja és kollégái eredményeikről a következő cikkben számoltak be:” Az alvásvesztés halált okozhat a reaktív oxigénfajok felhalmozódása révén a bélben.”

legtöbbünk ismeri az árulkodó jeleket, hogy nem aludtunk eleget. Ezek közé tartozhat a fáradtság és az általános fáradtság, koncentrálási nehézség és ingerlékenység. A hosszabb ideig tartó alváshiány következményei súlyosabbak lehetnek, és dezorientációhoz, paranoiához és hallucinációkhoz vezethetnek. “Számtalan klinikai és kísérleti tanulmány köti össze az elégtelen alvást súlyos egészségügyi problémákkal” – írták a szerzők. Emberben a krónikus elégtelen alvás szívbetegséggel, 2-es típusú cukorbetegséggel, rákkal, elhízással, depresszióval és sok más betegséggel jár. És bár a teljes alváshiány és a halál közötti kapcsolatról csak anekdotikusan számoltak be az emberekben, “… az alváskorlátozás korai halálhoz vezethet a modellszervezetekben, beleértve a kutyákat, patkányokat, csótányokat és legyeket” – folytatták a szerzők.

azonban a több évtizedes tanulmány ellenére a tudósok még mindig nem fedezték fel, miért halnak meg az állatok, amikor nem alszanak. Annak megválaszolására, hogy az alváshiány hogyan tetőzik a halállal, a legtöbb kutatás az agyra összpontosított, ahonnan az alvás származik. “Az alvást neuronok generálják, ezért általában azt feltételezték, hogy az alváshiány esetén megfigyelt halál az agy működésének károsodásából származik” – jegyezte meg a csapat. “Ezt az elképzelést támasztja alá az alvásvesztés után észrevehető jelentős kognitív hanyatlás.”A tanulmányoknak azonban még nem kellett meggyőző eredményeket hozniuk. Érdekes módon a kutatók hozzátették: “a megismerés romlása mellett az alvásvesztés a gyomor-bél, az immunrendszer, az anyagcsere és a keringési rendszerek diszfunkciójához vezet.”

az nem világos, hogy ezek a más rendszerekre gyakorolt hatások az idegrendszer működésének megváltozásának másodlagos következményei-e, vagy az alváshiány független és közvetlen hatásai. Az sem ismert, hogy ezek a hatások hozzájárulnak-e az alváshiányos állatok halálához.

A tanulmány társszerzői, Alexandra Vaccaro, PhD és Yosef Kaplan Dor, PhD, akik a HMS neurobiológiájának kutatói, a HMS csapata egy sor kísérletet végzett gyümölcslegyekkel, hogy az egész testben keresse az alváshiány által okozott károk jeleit. A gyümölcslegyek sok alvást szabályozó gént osztanak meg az emberekkel. “Az alvásvesztést és a halált közvetlenül összekapcsoló tényezők keresésekor az anatómia szempontjából agnosztikus megközelítést alkalmaztunk, párhuzamosan több szövetet vizsgálva” – írták a kutatók. “Az első modellünk a légy volt, mert a legyek és az emlősök közösek az alvás alapvető tulajdonságaival, és a legyek normális élettartamhoz alvást igényelnek.”

az alvás megfigyelésére a kutatók infravörös sugarakat használtak az egyes csövekben elhelyezett legyek mozgásának folyamatos nyomon követésére. Azt találták, hogy a legyek fizikai rázással tudnak aludni, ezért ehelyett genetikailag manipulálták a gyümölcslegyeket, hogy hőérzékeny fehérjét expresszáljanak bizonyos neuronokban, amelyek aktivitása ismert, hogy elnyomja az alvást. Amikor a legyeket 29 CC-nél helyezték el, a fehérje arra késztette az idegsejteket, hogy folyamatosan aktívak maradjanak, megakadályozva ezzel a legyek alvását.

a tudósok azt találták, hogy a gyümölcslégyhalandóság 10 napos hőmérséklet okozta alvásmegvonás után megugrott, és az összes légy elpusztult a 20.nap körül. A normál alvású ellenőrző legyek körülbelül 40 napig éltek azonos környezeti körülmények között. Mivel a halálozás a 10. nap körül nőtt, a kutatók a sejtkárosodás markereit keresték ezen és az azt megelőző napokon. Megállapították, hogy míg a legtöbb szövet, beleértve az agyat is, megkülönböztethetetlen volt az alváshiányos és a nem megfosztott legyek között, volt egy figyelemre méltó kivétel. Az alváshiányos legyek belsejében drámai módon felépült a ROS. Ezek a rendkívül reaktív oxigéntartalmú molekulák nagy mennyiségben károsíthatják a DNS-t és a sejtek egyéb összetevőit, ami sejthalálhoz vezethet. A Ros felhalmozódása a gyümölcslégy belekben az alváshiány 10. napja körül tetőzött, és amikor a nélkülözést leállították, a ROS szintje csökkent.

további kísérletek megerősítették, hogy a ROS felhalmozódása csak azoknak az állatoknak a beleiben fordult elő, amelyek tartós alvásvesztést tapasztaltak, és hogy a bél tűnik a látszólag halálos ROS fő forrásának. “A légy alváshiányának három független módszere a Ros felhalmozódásához vezetett a bélben, oxidatív stresszt váltva ki ebben a szervben” – jegyezték meg a kutatók. “Amikor a nélkülözést abbahagyták, a ROS és az oxidatív stressz markerek fokozatosan kitisztultak.”

” megállapítottuk, hogy az alváshiányos legyek minden alkalommal ugyanolyan ütemben halnak meg, és amikor a sejtkárosodás és a halál markereit vizsgáltuk, az egyetlen szövet, amely igazán kiemelkedett, a bél volt ” -mondta Vaccaro. “Emlékszem, amikor elvégeztük az első kísérletet, azonnal meg lehetett mondani a mikroszkóp alatt, hogy feltűnő különbség van. Ez szinte soha nem történik meg a laboratóriumi kutatásokban.”

a csapat azt is megvizsgálta, hogy a ROS felhalmozódása más fajokban történt-e, enyhe, folyamatos mechanikus stimulációval, hogy az egereket legfeljebb öt napig ébren tartsák. A kontrollállatokhoz képest az alváshiányos egereknél is emelkedett ROS-szint volt a kicsi és a vastagbélben, de más szervekben nem. “Az egér alváshiánya hasonló eredményt hozott, a ROS különösen a kis-és vastagbélben halmozódott fel, és oxidatív stresszt váltott ki” – jelentették a szerzők.

annak megállapításához, hogy a bélben lévő ROS okozati szerepet játszik-e az alváshiány okozta halálban, a kutatók ezután azt vizsgálták, hogy a Ros felhalmozódásának megakadályozása meghosszabbíthatja-e a túlélést. Több tucat olyan antioxidáns tulajdonságú vegyületet vizsgáltak, amelyekről ismert, hogy semlegesítik a ROS-t, és 11-et azonosítottak, amelyek étrend-kiegészítőként adva lehetővé tették az alváshiányos legyek normális vagy közel normális élettartamát. Ezek a vegyületek, mint például a melatonin, a liponsav és a NAD, különösen hatékonyak voltak a Ros bélből történő eltávolításában. Nevezetesen, a kiegészítők nem hosszabbították meg a nem alváshiányos legyek élettartamát.

A Ros eltávolításának szerepét a halál megelőzésében tovább erősítették azok a kísérletek, amelyek során a legyeket genetikailag manipulálták, hogy túltermeljék az antioxidáns enzimeket a belükben. Ezeknek a legyeknek normális vagy majdnem normális élettartama volt, amikor alváshiányban szenvedtek, míg azok a legyek, amelyek idegrendszerükben túltermelték az antioxidáns enzimeket, nem voltak védve az alvásmegvonással összefüggő haláltól. “A bél-célzott túlexpresszióval ellentétben az antioxidáns enzimek idegrendszer-célzott túlexpressziójának nem volt jelentős megmentő hatása, bár az élettartamot több nappal meghosszabbították” – jegyezte meg a csapat.

míg az eredmények azt mutatták, hogy a bélben felhalmozódó ROS központi szerepet játszik az alváshiány okozta korai halálozásban, a kutatók elismerték, hogy sok kérdés még mindig megválaszolatlan. “Hogyan vezet az alváshiány a ROS felhalmozódásához?”írták. “Miért történik ez a bélben? Lehet, hogy a ROS clearance napi alvási funkció, de az is lehetséges, hogy az alváshiány egyedi kedvezőtlen körülményeket generál, amelyek ROS felhalmozódáshoz vezetnek.”

dor továbbá megjegyezte: “még mindig nem tudjuk, hogy az alvásvesztés miért okozza a Ros felhalmozódását a bélben, és miért halálos. Az alváshiány közvetlenül befolyásolhatja a bélrendszert, de a trigger az agyból is származhat. Hasonlóképpen, a halál oka lehet a bél károsodása, vagy azért, mert a magas ROS-szintnek szisztémás hatása van, vagy ezek valamilyen kombinációja.”

ismert, hogy az elégtelen alvás zavarja a szervezet éhségjelző útvonalait, ezért a csapat megmérte a gyümölcslégy táplálékfelvételét is, hogy elemezze, vannak-e lehetséges összefüggések az etetés és a halál között. Megállapították, hogy egyes alváshiányos legyek többet ettek a nap folyamán, mint a nem megfosztott kontrollok. Az élelmiszerhez való hozzáférés korlátozása azonban nem volt hatással a túlélésre, ami arra utal, hogy a táplálékfelvételen túlmutató tényezők is érintettek.

a kutatók most azon dolgoznak, hogy azonosítsák azokat a biológiai útvonalakat, amelyek a Ros felhalmozódásához vezetnek a bélben és az azt követő fiziológiai zavarokhoz. A csapat reméli, hogy munkájuk tájékoztatja a megközelítések vagy terápiák kidolgozását az alváshiány néhány negatív következményének ellensúlyozására. Az amerikai CDC szerint minden harmadik amerikai felnőtt kevesebb, mint az ajánlott hét óra alvás éjszakánként, és az elégtelen alvás sokak számára az élet normális része szerte a világon.

a Harvard Medical School csapat tanulmányai azt is jelezték, hogy nem szükséges teljesen korlátozni az alvást, hogy a ROS felépülése nyilvánvalóvá váljon. “Itt súlyos alváskorlátozást mutattak be, de az enyhe nélkülözés a Ros felhalmozódásához is vezet a bélben, bár lassabb” – kommentálták. “Ez azt jelenti, hogy eredményeink valószínűleg relevánsak az emberek krónikus elégtelen alvásában, és segíthetnek megmagyarázni az alváskorlátozással kapcsolatos patológiákat.”

arra a következtetésre jutottak: “felismerjük, hogy ami rendkívül alváshiányos állatokat öl meg, nem feltétlenül tükrözi azt, amit az alvás naponta végez. Ettől függetlenül eredményeink demisztifikálják azt a megfigyelést, hogy a szélsőséges alvásvesztés halált okozhat, és azt mutatják, hogy lehetséges csökkenteni a kényszerített ébrenlét költségeit.”

” úgy gondoljuk, hogy azonosítottunk egy központi kérdést, amely, ha megszűnik, lehetővé teszi az alvás nélküli túlélést, legalábbis a gyümölcslegyeknél ” – mondta Rogulja. Még ha tudjuk is, hogy minden este sokáig fent maradni rossz, akkor is csináljuk. Meg kell értenünk annak biológiáját, hogy az alváshiány hogyan károsítja a testet, hogy megtaláljuk a módját ennek a kárnak a megelőzésére.”