Moartea din cauza privării de somn legată cauzal de intestin și poate fi prevenită la muște

video: rick groleau

neurologii de la Harvard Medical School (HMS) au identificat o legătură cauzală neașteptată între privarea de somn și moartea prematură. Studiul lor asupra muștelor de fructe lipsite de somn a constatat că moartea a fost întotdeauna precedată de acumularea de specii oxidative reactive (ROS) în intestin. Când muștele fructelor au primit compuși antioxidanți care au neutralizat și eliminat ROS din intestin, animalele lipsite de somn au rămas active și au avut o durată de viață normală. Experimente suplimentare la șoareci au confirmat că ROS s-a acumulat în intestin atunci când nu au dormit suficient.

constatările, raportate în Cell, sugerează posibilitatea ca animalele să poată supraviețui fără somn, în anumite circumstanțe. Cercetarea ar putea indica, de asemenea, noi căi de studiu care ne vor ajuta să înțelegem consecințele complete ale somnului insuficient și, eventual, dezvoltarea de noi abordări pentru contracararea efectelor adverse ale lipsei de somn la om.”am adoptat o abordare imparțială și am căutat în tot corpul indicatori ai daunelor cauzate de privarea de somn”, a declarat autorul principal al studiului Dragana Rogulja, PhD, profesor asistent de neurobiologie la Institutul Blavatnik de la HMS. „Am fost surprinși să aflăm că intestinul joacă un rol cheie în provocarea morții. Și mai surprinzător, am constatat că moartea prematură ar putea fi prevenită. În fiecare dimineață, ne adunam cu toții să privim muștele, cu neîncredere ca să fim sinceri. Ceea ce am văzut este că de fiecare dată când am putut neutraliza ROS în intestin, am putea salva muștele. Rogulja și colegii săi și-au raportat descoperirile într-o lucrare intitulată „pierderea somnului poate provoca moartea prin acumularea de specii reactive de oxigen în intestin.”

cei mai mulți dintre noi vor fi familiarizați cu semnele care indică faptul că nu am dormit suficient. Acestea pot include oboseală și oboseală generală, dificultăți de concentrare și iritabilitate. Efectele privării de somn mai prelungite pot fi mai grave și pot duce la dezorientare, paranoia și halucinații. „Nenumărate studii clinice și experimentale leagă somnul insuficient cu probleme grave de sănătate”, au scris autorii. La om, somnul insuficient cronic este asociat cu boli de inimă, diabet de tip 2, cancer, obezitate, depresie și multe alte afecțiuni. Și în timp ce legătura dintre privarea totală de somn și moarte a fost raportată la oameni doar anecdotic, „… restricția somnului poate duce la moarte prematură în organismele model, inclusiv câini, șobolani, gândaci și muște”, au continuat autorii.cu toate acestea, în ciuda deceniilor de studiu, oamenii de știință încă nu au descoperit de ce animalele mor atunci când nu dorm. În încercările de a răspunde la modul în care privarea de somn culminează cu moartea, majoritatea cercetărilor s-au concentrat asupra creierului, de unde provine somnul. „Somnul este generat de neuroni, așa că, în general, s-a presupus că moartea observată cu privarea de somn rezultă din afectarea funcției creierului”, a remarcat echipa. „Această idee este susținută de declinul cognitiv semnificativ vizibil după pierderea somnului.”Cu toate acestea, studiile nu au dat încă rezultate concludente. Și, interesant, cercetătorii au adăugat: „pe lângă afectarea cunoașterii, pierderea somnului duce la disfuncții ale sistemului gastro-intestinal, imunitar, metabolic și circulator.”ceea ce nu este clar este dacă aceste efecte asupra altor sisteme sunt consecințe secundare ale modificărilor funcției sistemului nervos sau dacă sunt efecte independente și directe ale privării de somn. De asemenea, nu se știe dacă vreunul dintre aceste efecte contribuie la moartea animalelor private de somn.condusa de co-primii autori ai studiului, Alexandra Vaccaro, PhD, si Yosef Kaplan Dor, PhD, care sunt cercetatori in neurobiologie la HMS, echipa HMS a efectuat o serie de experimente in muste de fructe, pentru a cauta in tot corpul semne de daune cauzate de privarea de somn. Muștele fructelor împărtășesc multe gene care reglează somnul cu oamenii. „În căutarea factorilor care leagă direct pierderea somnului și moartea, am adoptat o abordare agnostică în ceea ce privește anatomia, examinând mai multe țesuturi în paralel”, au scris anchetatorii. „Primul nostru model a fost musca, deoarece muștele și mamiferele împărtășesc atributele de bază ale somnului, iar muștele necesită somn pentru o durată de viață normală.”

pentru a monitoriza somnul, cercetătorii au folosit fascicule infraroșii pentru a urmări în mod constant mișcarea muștelor adăpostite în tuburi individuale. Ei au descoperit că muștele pot dormi prin agitare fizică, așa că, în schimb, au manipulat genetic muștele de fructe pentru a exprima o proteină sensibilă la căldură în neuroni specifici, a căror activitate este cunoscută pentru a suprima somnul. Când muștele au fost adăpostite la 29 de centimetrii c, proteina a indus neuronii să rămână în mod constant activi, împiedicând astfel muștele să doarmă.

oamenii de știință au descoperit că mortalitatea muștelor de fructe a crescut după 10 zile de privare de somn indusă de temperatură și toate muștele au murit în jurul Zilei 20. Muștele de Control care au avut somn normal au trăit până la aproximativ 40 de zile în aceleași condiții de mediu. Deoarece mortalitatea a crescut în jurul Zilei 10, cercetătorii au căutat markeri ai leziunilor celulare în acea zi și în zilele precedente. Ei au descoperit că, în timp ce majoritatea țesuturilor, inclusiv în creier, nu se disting între muștele lipsite de somn și cele care nu sunt private, a existat o excepție notabilă. Curajul muștelor lipsite de somn a avut o acumulare dramatică de ROS. Aceste molecule foarte reactive care conțin oxigen pot, în cantități mari, să deterioreze ADN-ul și alte componente din celule, ducând la moartea celulelor. Acumularea de ROS în intestinele muștelor de fructe a atins punctul culminant în jurul Zilei 10 de privare de somn, iar când privarea a fost oprită, nivelurile de ROS au scăzut.

experimente suplimentare au confirmat că acumularea de ROS a avut loc numai în intestinele acelor animale care au suferit pierderi de somn susținute și că intestinul părea a fi principala sursă de ROS aparent letală. „Trei metode independente de privare de somn în muscă au dus la acumularea de ROS în intestin, declanșând stresul oxidativ în acest organ”, au remarcat cercetătorii. „Când privarea a fost oprit ROS și markeri de stres oxidativ eliminate treptat.”

” am descoperit că muștele lipsite de somn mureau în același ritm, de fiecare dată, iar când ne-am uitat la markerii deteriorării celulare și a morții, singurul țesut care a ieșit cu adevărat în evidență a fost intestinul”, a spus Vaccaro. „Îmi amintesc când am făcut primul experiment, ai putea spune imediat la microscop că a existat o diferență izbitoare. Acest lucru nu se întâmplă aproape niciodată în cercetarea de laborator.”

echipa a examinat, de asemenea, dacă acumularea ROS a avut loc la alte specii, prin utilizarea stimulării mecanice blânde și continue pentru a menține șoarecii treji timp de până la cinci zile. Comparativ cu animalele de control, șoarecii lipsiți de somn au avut, de asemenea, niveluri ridicate de ROS în intestinul subțire și gros, dar nu și în alte organe. „Privarea de somn la șoarece a produs un rezultat similar, ROS acumulându-se în mod specific în intestinul subțire și gros și declanșând stresul oxidativ”, au raportat autorii.

pentru a afla dacă ROS în intestin joacă un rol cauzal în moartea indusă de privarea de somn, cercetătorii au analizat în continuare dacă prevenirea acumulării ROS ar putea prelungi supraviețuirea. Ei au testat zeci de compuși cu proprietăți antioxidante cunoscute pentru neutralizarea ROS și au identificat 11 care, atunci când sunt administrate ca supliment alimentar, au permis muștelor lipsite de somn să aibă o durată de viață normală sau aproape normală. Acești compuși, cum ar fi melatonina, acidul lipoic și NAD, au fost deosebit de eficienți în eliminarea ROS din intestin. În special, suplimentele nu au extins durata de viață a muștelor care nu sunt lipsite de somn.

rolul îndepărtării ROS în prevenirea morții a fost confirmat în continuare de experimentele în care muștele au fost manipulate genetic pentru a supraproduce enzime antioxidante în intestinele lor. Aceste muște aveau o durată de viață normală până la aproape normală atunci când erau lipsite de somn, în timp ce muștele care supraproduceau enzime antioxidante în sistemele lor nervoase nu erau protejate de moartea legată de privarea de somn. „Spre deosebire de supraexprimarea orientată spre intestin, supraexprimarea orientată spre sistemul nervos a enzimelor antioxidante nu a avut un efect major de salvare, deși durata de viață a fost prelungită cu câteva zile”, a remarcat echipa.

în timp ce rezultatele au demonstrat că acumularea de ROS în intestin joacă un rol central în provocarea morții premature din cauza privării de somn, cercetătorii au recunoscut că multe întrebări rămân încă fără răspuns. „Cum duce privarea de somn la acumularea ROS?”au scris. „De ce are loc acest lucru în intestin? S-ar putea ca clearance-ul ROS să fie o funcție zilnică de somn, dar este, de asemenea, posibil ca privarea de somn să genereze condiții adverse unice care duc la acumularea ROS.”

Dor a mai remarcat: „încă nu știm de ce pierderea somnului provoacă acumularea de ROS în intestin și de ce acest lucru este letal. Privarea de somn ar putea afecta direct intestinul, dar declanșatorul poate proveni și din creier. În mod similar, moartea ar putea fi cauzată de deteriorarea intestinului sau de faptul că nivelurile ridicate de ROS au efecte sistemice sau o combinație a acestora.”

se știe că somnul insuficient interferează cu căile de semnalizare a foamei din organism, astfel încât echipa a măsurat, de asemenea, consumul de alimente cu muște de fructe pentru a analiza dacă există potențiale asociații între hrănire și moarte. Ei au descoperit că unele muște lipsite de somn au mâncat mai mult pe parcursul zilei, comparativ cu controalele care nu au fost private. Cu toate acestea, restricționarea accesului la alimente nu a avut niciun efect asupra supraviețuirii, sugerând că sunt implicați factori dincolo de aportul alimentar.

cercetătorii lucrează acum pentru a identifica căile biologice care duc la acumularea de ROS în intestin și la perturbări fiziologice ulterioare. Echipa speră că munca lor va informa dezvoltarea de abordări sau terapii pentru a compensa unele dintre consecințele negative ale privării de somn. Unul din trei adulți americani primește mai puțin decât cele șapte ore de somn recomandate pe noapte, potrivit CDC din SUA, iar somnul insuficient este o parte normală a vieții pentru mulți din întreaga lume.

studiile echipei Harvard Medical School au indicat, de asemenea, că nu este necesar să se restricționeze complet somnul pentru ca acumularea ROS să devină evidentă. „Restricția severă a somnului a fost prezentată aici, dar privarea ușoară Duce, de asemenea, la acumularea ROS în intestin, deși mai lentă”, au comentat ei. „Aceasta înseamnă că rezultatele noastre sunt probabil relevante pentru somnul insuficient cronic la om și ar putea ajuta la explicarea patologiilor asociate cu restricția somnului.”

ei au concluzionat: „recunoaștem că ceea ce ucide animalele extrem de lipsite de somn nu reflectă neapărat ceea ce face somnul zilnic. Indiferent, descoperirile noastre demistifică observația că pierderea extremă a somnului poate provoca moartea și arată că este posibil să scadă costul trezirii forțate.”

” credem că am identificat o problemă centrală care, atunci când este eliminată, permite supraviețuirea fără somn, cel puțin la muștele de fructe”, a spus Rogulja ” atât de mulți dintre noi suntem lipsiți de somn cronic. Chiar dacă știm că a sta până târziu în fiecare noapte este rău, tot o facem. Trebuie să înțelegem biologia modului în care privarea de somn dăunează organismului, astfel încât să putem găsi modalități de a preveni acest rău.”