ЛЕНТА

Древний регулятор сна объединил человека с рыбами и беспозвоночными

Pinocchio / Walt Disney Pictures, 1940

У рыб способностью заснуть управляет сигнальный путь, в котором задействован биологически древний рецептор к эпидермальному фактору роста, сообщается в Science Advances. Это показали американские исследователи в экспериментах с данио-рерио (Danio rerio). Также они провели дополнительный анализ генетических данных почти полумиллиона людей и показали, что тот же механизм может работать и у них. Как уже известно из прошлых исследований, обнаруженный в новой работе у рыб и людей механизм регуляции сна и бодрствования работает и у беспозвоночных.

Сон — период, когда организм очень слабо реагирует на внешние раздражители и почти не двигается. Он наблюдается раз в сутки или чаще. У животных с хорошо развитой нервной системой сон делится на фазы, в каждой из которых активность головного мозга имеет свои особенности. У более примитивных организмов сон, по-видимому, тоже есть (его нашли даже у медуз), но он устроен не так сложно. Нарушения сна провоцируют разнообразные проблемы со здоровьем и, естественно, снижают работоспособность индивида.

Механизмы сна часто изучают на беспозвоночных — круглом черве Caenorhabditis elegans и мухах рода Drosophila. У них число нейронов значительно меньше, чем у человека, грызунов и даже рыб, и системы нервных клеток и их связей, которые обеспечивают сон, в целом известны.

О том, как регулируется сон позвоночных, известно меньше. Известно, что у рыбы данио-рерио в контроле сна и бодрствования задействованы меланин-концентрирующий гормон и орексин, но генов, которые однозначно бы соответствовали «генам контроля за сном» беспозвоночных, у них пока не находили. Наиболее вероятный кандидат на эту роль — ген рецептора к эпидермальному фактору роста. Гомологи этого гена есть и у мух, и у круглых червей, и у позвоночных, а значит, были и у общего предка всех этих организмов.

Его роль в регуляции сна у позвоночных, а также роль молекул, задействованных в том же сигнальном пути, исследователи во главе с Дэвидом Пробером (David A. Prober) из Калифорнийского технологического института изучили на данио-рерио. Эта рыбка, как и человек, спит ночью, а бодрствует днем, поэтому ученые сочли возможным переносить данные экспериментов со сном с нее на наш вид.

Биологи проверяли, как изменится сон у данио-рерио из различных линий, которым изменили активность одного из генов — egfra, tgfa или egf. Все они кодируют белки, которые задействованы в сигнальном пути рецептора к эпидермальному фактору роста. В качестве контроля использовали рыб с нарушениями работы генов гипокретина hcrt и некоторых других. После поведенческих экспериментов провели гистологический анализ мозга каждой рыбы, чтобы понять, на какие клетки воздействовало усиление или ослабление работы конкретного гена.

Данио-рерио с усиленной экспрессией tgfa больше спали. Этот ген кодирует фактор роста опухоли альфа, способный соединяться с рецептором к эпидермальному фактору роста. Гистологический контроль подтвердил, что tgfa работает в нервных и глиальных клетках головного мозга рыб. Ослабление экспрессии egfra (этот ген кодирует сам рецептор к эпидермальному фактору роста) приводило к тому, что животные спали меньше. Такие эффекты совпадают с реакциями беспозвоночных на аналогичные манипуляции.

Результаты экспериментов на данио-рерио также проверили полногеномным поиском ассоциаций на генетических данных более 453 тысяч людей европейского происхождения. Авторы искали связь между однонуклеотидными полиморфизмами генов ERBB4 и KSR2 и нарушениями сна субъектов выборки. Оба этих гена задействованы в сигнальных путях, куда входит и рецептор к эпидермальному фактору роста. Эти связи обнаружились: определенные варианты ERBB4 и KSR2 значительно (p < 0,000) чаще встречались у людей со стабильно низким качеством сна.

Исследователи сделали вывод, что рецептор к эпидермальному фактору роста и сигнальные пути, в которые включен этот белок, регулируют сон не только у беспозвоночных, но и у рыб, и у людей. Для данио-рерио известны мелкие молекулы, способные инактивировать белок, который кодируется геном KSR2, и таким образом уменьшать длительность сна. Велика вероятность, что существуют и другие вещества, которые влияют на работу того же сигнального пути — и их в теории можно использовать для лечения расстройств сна у людей.

Сон — настолько важная часть жизни человека, что с 2008 года в пятницу перед весенним равноденствием отмечается его всемирный день. В 2019 году он пришелся на 15 марта: тогда мы выпустили материал, посвященный бессоннице, ее причинам и возможным методам лечения.

Светлана Ястребова

источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!
Установите приложение MEGANEWS на Google Play
УСТАНОВИТЬ
Закрыть
Закрыть

Обнаружен Adblock

Поддержите нас, пожалуйста, отключив блокировку рекламы.