Израильские ученые обнаружили белок, который вызывает желание заснуть

По словам специалистов, животные и люди проводят во сне примерно треть своей жизни. Этот универсальный механизм восстановления свойственен всем организмам, которые обладают нервной системой, в том числе беспозвоночным, таким как мухи, черви и даже медузы. Долго сопротивляться сну почти невозможно — животные засыпают, несмотря на постоянную угрозу быть съеденными хищниками. Долгое время механизм, который заставляет мозг отключаться, оставался для научного сообщества загадкой.

Однако ученые из Университета им. Бар-Илана и Междисциплинарного центра исследования мозга им. Гонды в опытах на рыбках данио смогли открыть молекулярный механизм засыпания и после подтвердили свои выводы на лабораторных мышах.

Уже было известно, что во время бодрствования в организме нарастает гомеостатическое давление сна, которое проявляется в виде усталости, а во время сна давление уменьшается, достигая минимальных значений после полноценного ночного отдыха. Однако, что именно заставляет гомеостатическое давление повышаться до такой степени, что начинает хотеться спать до сих пор было неясно.

Принято считать, что в часы бодрствования в нейронах мозга накапливаются повреждения ДНК. Данные повреждения могут быть вызваны различными факторами, например, воздействием УФ-света, а также активностью нейронов, радиацией и т. д. Во время сна системы восстановления в каждой клетке исправляют разрывы ДНК.

Специалисты решили опытным путем проверить, может ли накопление повреждений ДНК служить драйвером, запускающим рост гомеостатического давления и появления сонливости. С помощью облучения, фармпрепаратов и методов оптогенетики ученые вызвали повреждение ДНК у рыбок данио, чтобы понять, какое влияние это окажет на их сон.

Было установлено, что в какой-то момент накопление повреждений ДНК достигло своего максимума и увеличило гомеостатическое давление до такой степени, что рыба просто заснула. После нескольких часов отдыха часть повреждений ДНК восстановилась, однако значимое восстановление исследователи смогли наблюдать лишь после 6 часов сна, который происходил в ночное время — в соответствии с биоритмами. Когда рыбкам сокращали продолжительность сна, они засыпали даже в светлое время суток.

На следующем этапе авторы работы узнали, что одним из первых на повреждения ДНК реагирует белок PARP1. По их словам, он посылает в мозг сигнал, что необходимо спать, а после отмечает участки повреждения ДНК в клетках и задействует все необходимые системы для устранения данных повреждений.

Кластеризация PARP1 в сайтах разрыва ДНК возрастает во время бодрствования и снижается во время отдыха. Когда специалисты блокировали сигналы, которые посылал PARP1, рыбы не понимали, что они устали и не засыпали, следовательно, их ДНК не восстанавливалась.

Ученые проверили полученные результаты на лабораторных мышах, а в дальнейшем хотят провести исследования на людях. Специалисты верят, что такое описание механизмов, объясняющих сон на уровне отдельной клетки, позволит им лучше понять связь между нарушениями сна, а также старением и нейродегенеративными расстройствами, такими как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

Между тем, каждый человек сталкивался с бессонницей в стрессовые периоды жизни. Такое явление создает большую нагрузку на нервную систему. Однако способы заснуть с сильным чувством тревоги все же существуют. О них рассказал сомнолог, руководитель Центра медицины сна ФМБА Александр Калинкин.