Британські науковці з Оксфордського університету вперше детально описали клітинний механізм, який визначає потребу у сні та його вплив на організм людини. Дослідження фокусувалося на ролі мітохондрій, які сигналізують про необхідність відпочинку, коли нейрони мозку зазнають метаболічного навантаження.
Про це розповідає ProIT
Як мітохондрії впливають на сон
Дослідники встановили, що мітохондрії – органели, які відповідають за вироблення енергії у клітинах – відіграють ключову роль у виникненні відчуття втоми. Ввечері, коли мозок працює на межі можливостей, накопичується метаболічне перевантаження, і саме це стимулює бажання відпочити. Відсутність сну призводить до зниження концентрації та інших когнітивних функцій.
Науковці провели експерименти на плодових мушках, чия біологія має подібності до людського мозку. Порівнюючи комах, які недосипали, з тими, хто мав повноцінний сон, дослідники виявили суттєві відмінності у роботі генів і передачі нервових сигналів у нейронах, відповідальних за сон.
«Ми поставили собі за мету зрозуміти, для чого потрібен сон і чому ми взагалі відчуваємо потребу уві сні. Незважаючи на десятиліття досліджень, ніхто не зміг виявити чіткого фізичного тригера. Наші результати показують, що відповідь може критися в самому процесі, який забезпечує наш організм енергією: аеробному метаболізмі», — пояснює фізіолог Геро Мізенбек.
Відкриття, які можуть змінити підхід до лікування розладів сну
Вчені з’ясували, що у мозку, позбавленому сну, перевантажені мітохондрії втрачають електрони, що призводить до утворення шкідливих побічних продуктів. Нейрони, які відповідають за регулювання сну, реагують на ці молекули, переходячи у стан підвищеної активності, що робить сон невідкладною біологічною потребою.
Генетичні експерименти показали, що мушки зі збільшеною генерацією електронів у клітинах, що регулюють сон, спали більше, тоді як ті, у яких цей процес був менш активним, спали менше. Окрім мітохондрій, на тривалість і якість сну впливають також циркадні ритми, вікові та статеві особливості, а також індивідуальні ритуали.
Знання точного механізму регулювання сну може відкрити нові можливості для лікування хвороб, пов’язаних з порушеннями сну, зокрема хвороби Альцгеймера, оскільки ці стани тісно взаємопов’язані. Дослідники також відзначили, що існує прямий зв’язок між метаболізмом, сном та тривалістю життя: дрібні тварини зазвичай сплять більше і мають коротший життєвий цикл, що може бути пов’язано з активністю мітохондрій та необхідністю виведення продуктів розпаду.
Надлишок електронів у мітохондріях викликає сон/Nature
Результати дослідження опубліковані у журналі Nature.