Sen jest podstawową biologiczną potrzebą organizmu, bez której zaspokojenia człowiek nie jest w stanie prawidłowo funkcjonować. Zapotrzebowanie na sen jest kwestią indywidualną, zależną m.in. od wieku, płci czy funkcjonowania rytmu okołodobowego. Czynniki genetyczne również są istotne w regulacji snu. Naukowcy wciąż próbują zidentyfikować wewnątrzkomórkowe szlaki sygnałowe i grupy neuronów uczestniczące w tym procesie. Według wyników najnowszych badań główną molekułą regulującą sen jest enzym HDAC4 – histonowa deacetylaza 4. Niski poziom tego białka u myszy powodował u nich dłuższy i głębszy sen niż zazwyczaj.
“Zbadaliśmy mutacje genetyczne u myszy i to, jak wpływają na ich wzorce snu. Zidentyfikowaliśmy mutację, która doprowadziła do tego, że myszy spały znacznie dłużej i głębiej niż zwykle” – mówi profesor Hiromasa Funato, główny autor badania.
Naukowcy już wcześniej prowadzili badania nad HDAC4. Odkryli, że fosforylacja tego enzymu, czyli przyłączenie do niego reszty fosforanowej, powoduje spadek supresji niektórych białek i hamowania ekspresji niektórych genów. Naukowcy zastanawiali się, czy proces ten może wpływać na geny promujące sen. Z tego względu skupili się na białku SIK3 (salt-inducible kinase 3), które fosforyluje HDAC4. Okazało się, że kiedy stężenie SIK3 było niskie lub kiedy występowała mutacja genetyczna HDAC4 powodująca oporność na fosforylację, myszy spały krócej. Z kolei w przypadku bardziej aktywnej wersji SIK3, która prowadziła do wzrostu fosforylacji HDAC4, zwierzęta spały dłużej. Naukowcy zidentyfikowali również inne białko – LKB1, które fosforyluje SIK3. Jego niedobór również przyczyniał się do supresji snu.
„Nasze odkrycia wskazują, że w komórkach mózgowych istnieje szlak sygnałowy od LKB1 do SIK3, a następnie do HDAC4. Ten szlak prowadzi do fosforylacji HDAC4, który promuje sen, najprawdopodobniej dlatego, że wpływa na ekspresję genów promujących sen” – mówi współautor badania, profesor Masashi Yanagisawa.
Naukowcy zmieniali stężenia SIK3 i HDAC4 w różnych komórkach mózgowych i rejonach mózgu, aby zidentyfikować konkretne obszary, w których ma miejsce opisany szlak sygnałowy. Przy pomocy badania EEG rejestrowali amplitudę i częstotliwość fal mózgowych podczas snu NREM (non-rapid eye movement sleep). Odkryli, że kora mózgu bierze udział w regulacji głębokości snu, natomiast podwzgórze w regulowaniu ilości snu głębokiego. W obu regionach mózgu kluczową rolę odgrywały neurony pobudzające, które aktywowały pozostałe komórki.
Wyniki powyższego badania wskazują, że ilość i głębokość snu NREM jest regulowana przez odrębne grupy neuronów działających przez wspólne szlaki wewnątrzkomórkowe. Potrzebne są dalsze badania, aby to potwierdzić i ustalić, czy taki sam mechanizm występuje u ludzi. Odkrycie to może być podstawą do zrozumienia zaburzeń snu oraz opracowania nowych metod leczenia.
