Британские ученые из Оксфордского университета впервые подробно описали клеточный механизм, который определяет потребность в сне и его влияние на организм человека. Исследование фокусировалось на роли митохондрий, которые сигнализируют о необходимости отдыха, когда нейроны мозга испытывают метаболическую нагрузку.
Об этом сообщает ProIT
Как митохондрии влияют на сон
Исследователи установили, что митохондрии – органеллы, отвечающие за выработку энергии в клетках – играют ключевую роль в возникновении чувства усталости. Вечером, когда мозг работает на грани возможностей, накапливается метаболическое перегрузка, и именно это стимулирует желание отдохнуть. Отсутствие сна приводит к снижению концентрации и других когнитивных функций.
Ученые провели эксперименты на плодовых мушках, чья биология имеет сходства с человеческим мозгом. Сравнивая насекомых, которые недосыпали, с теми, кто имел полноценный сон, исследователи обнаружили существенные различия в работе генов и передаче нервных сигналов в нейронах, отвечающих за сон.
«Мы поставили перед собой задачу понять, для чего нужен сон и почему мы вообще чувствуем потребность в нем. Несмотря на десятилетия исследований, никто не смог выявить четкого физического триггера. Наши результаты показывают, что ответ может скрываться в самом процессе, который обеспечивает наш организм энергией: аэробном метаболизме», — объясняет физиолог Геро Мизенбек.
Открытия, которые могут изменить подход к лечению расстройств сна
Ученые выяснили, что в мозге, лишенном сна, перегруженные митохондрии теряют электроны, что приводит к образованию вредных побочных продуктов. Нейроны, отвечающие за регуляцию сна, реагируют на эти молекулы, переходя в состояние повышенной активности, что делает сон неотложной биологической потребностью.
Генетические эксперименты показали, что мушки с увеличенной генерацией электронов в клетках, регулирующих сон, спали больше, тогда как те, у которых этот процесс был менее активным, спали меньше. Кроме митохондрий, на продолжительность и качество сна также влияют циркадные ритмы, возрастные и половые особенности, а также индивидуальные ритуалы.
Знание точного механизма регуляции сна может открыть новые возможности для лечения заболеваний, связанных с нарушениями сна, в частности болезни Альцгеймера, поскольку эти состояния тесно взаимосвязаны. Исследователи также отметили, что существует прямая связь между метаболизмом, сном и продолжительностью жизни: мелкие животные, как правило, спят больше и имеют короткий жизненный цикл, что может быть связано с активностью митохондрий и необходимостью выведения продуктов распада.
Избыток электронов в митохондриях вызывает сон/Nature
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.