睡眠不足による死は腸に因果的にリンクされており、ハエでは予防可能です
ビデオ：リック*グロロー
ハーバード大学医学部（hms）神経科学者は、睡眠不足と早死の間に予期しない、因果関係を特定しました。 睡眠不足のショウジョウバエにおける彼らの研究は、死が常に腸内の反応性酸化種（ROS）の蓄積によって先行されることを見出した。 ショウジョウバエが腸からROSを中和して除去する抗酸化化合物を与えられたとき、睡眠を奪われた動物は活動的であり、正常な寿命を有していた。 マウスでの追加の実験では、十分な睡眠が得られなかったときにROSが腸内に蓄積することが確認されました。
細胞で報告された調査結果は、特定の状況下では、動物が睡眠なしで生き残ることができる可能性を示唆している。 この研究はまた、不十分な睡眠の完全な結果を理解するのに役立つ新しい研究の道を指摘し、潜在的に人間の睡眠不足の悪影響を打ち消すための新
“私たちは公平なアプローチを取り、睡眠不足による損傷の指標を体全体で検索しました”と、hmsのBlavatnik研究所の神経生物学の助教授Dragana Rogulja博士は述べています。 「私たちは、死を引き起こす上で重要な役割を果たしているのが腸であることに驚いていました。 さらに驚くべきことに、早すぎる死を防ぐことができることがわかりました。 毎朝、私たちは皆集まってハエを見て、正直に言うと不信感を抱いていました。 私たちが見たのは、腸内のROSを中和するたびに、ハエを救うことができるということです。 Roguljaらは、「睡眠喪失は、腸内に活性酸素種が蓄積することによって死を引き起こす可能性がある」と題された論文で彼らの発見を報告した。”
私たちのほとんどは、私たちが十分な睡眠を持っていなかったという物語の兆候に精通しています。 これらは疲労および一般的な疲労、集中する難しさおよび過敏症を含んでいるかもしれません。 より長期の睡眠不足の影響はより深刻であり、見当識障害、パラノイア、および幻覚につながる可能性があります。 「数え切れないほどの臨床的および実験的研究は、不十分な睡眠と深刻な健康上の問題を結びつけている」と著者らは書いている。 ヒトでは、慢性的な睡眠不足は、心臓病、2型糖尿病、癌、肥満、うつ病、および他の多くの状態と関連している。 また、睡眠不足と死の関連性は、ヒトでは逸話的にしか報告されていないが、「睡眠の制限は、犬、ラット、ゴキブリ、ハエなどのモデル生物では早死につながる可しかし、何十年もの研究にもかかわらず、科学者たちはまだ動物が眠らないときに死ぬ理由を発見していません。
しかし、何十年もの研究にもかかわ 睡眠不足がどのように死に至るかを答えようとする試みでは、ほとんどの研究は睡眠の起源である脳に焦点を当てています。 「睡眠はニューロンによって生成されるので、睡眠不足で観察された死は脳機能の障害に起因すると一般的に想定されている」とチームは指摘した。 “このアイデアは、睡眠喪失後に顕著な有意な認知低下によってサポートされています。”しかし、研究は決定的な結果をもたらすためには至っていません。 そして、興味深いことに、研究者らは、「認知を損なうことに加えて、睡眠の喪失は胃腸系、免疫系、代謝系、および循環系の機能不全につながる」と付け加えた。”
明確ではないのは、他のシステムに対するこれらの影響が神経系機能の変化の二次的な結果であるのか、それとも睡眠不足の独立した直接的な これらの効果のいずれかが睡眠不足の動物の死に寄与するかどうかも知られていません。
Hmsの神経生物学の研究員である研究の共同最初の著者Alexandra Vaccaro、PhD、Yosef Kaplan Dor、PhDによって先導されたHMSチームは、睡眠不足によって引き起こされる損傷の兆候を体中で検索するために、ショウジョウバエにおける一連の実験を行った。 ショウジョウバエは、ヒトと多くの睡眠調節遺伝子を共有しています。 「睡眠喪失と死を直接結びつける要因の探索では、解剖学的には不可知論的なアプローチをとり、複数の組織を並行して調べました」と研究者は書いてい 「ハエと哺乳類は睡眠のコア属性を共有し、ハエは正常な寿命のために睡眠を必要とするため、私たちの最初のモデルはハエでした。”
睡眠を監視するために、研究者は常に個々のチューブに収容されたハエの動きを追跡するために赤外線ビームを使用しました。 彼らは、ハエが物理的な揺れによって眠ることができることを発見したので、彼らは代わりに遺伝的にミバエを操作して、特定のニューロンで感熱タ ハエが29℃で収容されたとき、タンパク質はニューロンを常に活性のままに誘導し、ハエが眠るのを防止した。
科学者たちは、ショウジョウバエの死亡率は、温度誘発性睡眠不足の10日後に急増し、すべてのハエが20日目までに死亡したことを発見しました。 正常な睡眠を持っていたコントロールハエは、同じ環境条件で約40日まで住んでいました。 死亡率は10日目前後に増加したため、研究者らはその日とその前日に細胞損傷のマーカーを探しました。 彼らは、脳を含むほとんどの組織が、睡眠を奪われたハエと非奪われたハエとの間で区別できないが、注目すべき例外が1つあることを発見した。 睡眠不足のハエの根性は、ROSの劇的な蓄積を持っていました。 これらの反応性の高い酸素含有分子は、細胞内のDNAおよび他の成分を大量に損傷し、細胞死に至る可能性がある。 ショウジョウバエの根性におけるROSの蓄積は、睡眠不足の10日目の周りにピークに達し、剥奪が停止されたとき、ROSレベルが減少した。
追加の実験では、ROSの蓄積が持続的な睡眠喪失を経験した動物の腸でのみ発生し、腸が明らかに致命的なROSの主な原因であ 「ハエの睡眠不足の3つの独立した方法は、腸内にROSの蓄積をもたらし、この器官の酸化ストレスを引き起こした」と研究者らは指摘した。 “剥奪が停止されたときROSと酸化ストレスマーカーは徐々にクリアされました。”私たちは、睡眠不足のハエが毎回同じペースで死んでいることを発見し、細胞の損傷と死のマーカーを見たとき、本当に際立っていた組織は腸だった”とVaccaroは言 “私たちが最初の実験をしたとき、あなたはすぐに顕著な違いがあったことを顕微鏡の下で伝えることができたことを覚えています。 それはほとんど実験室の研究で起こらない。”
チームはまた、ROSの蓄積は、最大五日間目を覚ましマウスを維持するために、穏やかな、連続的な機械的刺激を使用することにより、他の種で発生したかど 対照動物と比較して、睡眠不足マウスはまた、小腸および大腸では上昇したROSレベルを有したが、他の器官では上昇しなかった。 「マウスの睡眠不足は同様の結果をもたらし、ROSは小腸および大腸に特異的に蓄積し、酸化ストレスを誘発する」と著者らは報告した。
死を予防する上でのROS除去の役割は、ハエが遺伝的に操作され、腸内の抗酸化酵素を過剰生産する実験によってさらに確認された。 これらのハエは、睡眠が奪われたときに正常にほぼ正常な寿命を持っていたが、神経系に抗酸化酵素を過剰生産したハエは睡眠不足に関連した死か 「腸を標的とした過剰発現とは対照的に、抗酸化酵素の神経系を標的とした過剰発現は、寿命が数日間延長されたにもかかわらず、主要な救助効果を有
結果は、腸内でROSが蓄積することが睡眠不足による早死死を引き起こす中心的な役割を果たすことを示したが、研究者らは多くの疑問がまだ未解決のままであることを認めた。 「睡眠不足はどのようにしてROSの蓄積につながるのですか？”と書いている。 “なぜこれは腸の中で起こるのですか？ ROSクリアランスは毎日の睡眠機能であるかもしれませんが、睡眠不足がROSの蓄積につながる独特の悪条件を生み出す可能性もあります。「睡眠不足が腸内でROSの蓄積を引き起こす理由と、なぜこれが致命的であるのか、私たちはまだ知りません。 睡眠不足は腸に直接影響を与える可能性がありますが、トリガーは脳にも由来する可能性があります。 同様に、死は、腸内の損傷または高レベルのROSが全身作用を有するか、またはこれらのいくつかの組み合わせによるものである可能性がある。”
不十分な睡眠は、体の飢餓シグナル伝達経路を妨害することが知られているので、チームはまた、摂食と死の間に潜在的な関連性があったかどうかを分析するためにフルーツフライの食物摂取量を測定しました。 彼らは、睡眠を奪われたハエの中には、奪われていない対照と比較して、一日を通してより多くを食べたものがあることを発見した。 しかし、食物へのアクセスを制限することは生存に影響を及ぼさず、食物摂取を超えた要因が関与していることを示唆している。研究者らは現在、腸内でのROSの蓄積およびその後の生理学的混乱につながる生物学的経路を特定するために取り組んでいます。
研究者らは、 チームは、睡眠不足の否定的な結果のいくつかを相殺するためのアプローチや治療法の開発に彼らの仕事が役立つことを期待しています。 米国のCDCによると、アメリカの成人の3人に1人が推奨される7時間未満の睡眠を1泊にとると、睡眠不足は世界中の多くの人にとって正常な生活の一部です。Harvard Medical Schoolチームの研究によると、rosのビルドアップが明らかになるために睡眠を完全に制限する必要はないことも示されています。
「ここでは重度の睡眠制限が提示されましたが、軽度の剥奪は腸内でのROSの蓄積にもつながりますが、遅くはありますが」と彼らはコメントしました。 「これは、我々の結果がヒトの慢性的な睡眠不足に関連している可能性が高く、睡眠制限に関連する病状を説明するのに役立つ可能性があることを意”彼らは結論づけた：”私たちは、非常に睡眠不足の動物を殺すものは、必ずしも睡眠が毎日何をするかを反映していないことを認識しています。 それにもかかわらず、私たちの調査結果は、極端な睡眠喪失が死を引き起こす可能性があり、強制覚醒のコストを減らすことが可能であることを示”
“私たちは、排除すると、少なくともショウジョウバエでは、睡眠なしで生存することができる中心的な問題を特定したと信じています”とRoguljaは言った”私たちの多くは慢性的に睡眠を奪われています。 毎晩遅くまで起きていることが悪いことを知っていても、私たちはまだそれをします。 私たちは、睡眠不足が体にどのように損害を与えるかの生物学を理解し、この害を防ぐ方法を見つけることができるようにする必要があります。”