Друг может порекомендовать вам спокойной ночи, когда вы чувствуете себя плохо. Это простое лекарство на самом деле основано на науке - и новое исследование показывает, что оно может быть встроено в ДНК, по крайней мере, в плодовых мушек.
Существует установленная корреляция между сном и иммунной системой, но ученым было трудно определить отношения. Теперь команда исследователей подошла на один шаг ближе к установлению четкой связи; согласно статье, опубликованной сегодня в журнале Science, они обнаружили, что у плодовых мух обнаружен один ген, который улучшает сон, когда насекомые больны или истощены.
Команда под руководством Амиты Сегал, нейробиолога из Университета Пенсильвании, окрестила ген nemuri, японское слово для сна. В то время как предыдущие тесты идентифицировали гены, которые уменьшают сон, когда они отсутствуют, это первое исследование мухи, которое идентифицировало один ген, который, когда чрезмерно активен, улучшает сон. Обилие немури также помогло мухам бороться с инфекцией, демонстрируя четкую связь между этим геном сна и иммунной системой.
«Это довольно важный прорыв в том смысле, что он обеспечивает механистическую связь между этими двумя совершенно разными вещами - сном и иммунным ответом - которые кажутся очень связанными», - сказал Григориос Ойконому, нейробиолог, изучающий генетику сна у рыбок данио в Калифорнии. Технологический институт, но не участвовал в этом эксперименте.
Сколько мух потребовалось, чтобы точно определить этот единственный ген, который может помочь нам распутать связь между сном и иммунитетом? По оценкам Сегала, почти миллион. Тысячи групп мух были сконструированы для турбоэкспрессии различных генов путем добавления лекарственного средства в типичную диету насекомых - кукурузную муку, патоку, дрожжи и агар.
Мухи, как оказалось, сонные существа. В лаборатории они дремлют около 11 часов в день. «Сон» для мух определяется как пять или более минут неподвижности, которые можно измерить с помощью видеонаблюдения или проверки, не нарушает ли их движение инфракрасный луч в их доме в пробирке. Исследователи наблюдали за 8 015 различными типами генетически измененных мух, когда они дремали, но после длительного процесса уничтожения одна группа значительно превзошла всех остальных.
Эти выбросы - группа немури - приносили 17-20 часов сна в день.
«Мы были очень удивлены, что получили только один [ген из 8000]», - говорит Сегал.
Исследователи также проверили «глубину сна» или то, как легко мухи просыпались, когда их поразил пластиковый молоток, упавший на контейнер, в котором они находились. Шока было достаточно, чтобы разбудить более 94 процентов регулярных мух от их сна. С другой стороны, более 80 процентов мух, усиленных немури, спали прямо сквозь ракетку.
Немури полезен не только для того, чтобы вызвать крепкий сон: мухи с дополнительным немури лучше боролись с гриппом. При заражении двумя видами смертельных бактерий, мухи, усиленные немурием, выжили дольше, чем их аналоги, которые экспрессировали немури на нормальных уровнях.
Оказывается, что немури также функционирует как антимикробный пептид (АМФ), что означает, что он довольно эффективен в уничтожении микробов сам по себе. Мухи, экспрессирующие ген на типичных уровнях, имели почти не обнаруживаемые следы AMP. Что заставило мозг нормальных мух откачивать больше немури, так это лишение сна - от сотрясения примерно каждые 20 секунд - и болезнь.
Эти результаты, пояснил Сегал, показывают, что «регуляция сна тесно связана с иммунной системой, в частности, как организм справляется с лишением сна».
Поиск молекулы, которая развивается, чтобы вызвать сон, а также имеет отдельную функцию уничтожения микробов, «очень наводит на мысль, что на самом деле сон полезен для вас, когда вы больны», - говорит Ойконому, соавтор перспективной статьи в Science, сопровождает исследование Сегала.
Наличие большого количества немури явно вызывало сон, но команда также хотела знать, будет ли затронут сон для мух, если его полностью устранить. Чтобы проверить это, команда Сегала разводила мутантных мух, у которых не было обеих копий гена немури, поэтому они были совершенно не в состоянии произвести его антимикробные преимущества. Мутанты, лишенные немури, получали столько же сна, сколько и их нормальные, обладающие немури аналоги, хотя исследование показало, что мутанты легче разбудить от вспышек света или постороннего запаха и медленнее засыпают.
Мухи с геном немури дольше спали после болезни. Но, говорит Сегал, мутанты «не умирают раньше, чем контроли, и мы думаем, что это потому, что есть другие факторы, которые компенсируют».
Другими словами, ген nemuri не является основным геном, необходимым для сна или иммунитета. Без него мухи все еще могут спать, хотя и более крепко, и их отсутствие, по-видимому, не мешает им сопротивляться инфекции.
Кьяра Сирелли, невролог из Университета Висконсин-Мэдисон, который не принимал участия в исследовании, заинтересована в том, чтобы увидеть, каковы эффекты гена немури на менее экстремальных уровнях.
«Мы знали, что существует эта корреляция, но здесь у нас есть модель на животных, у нас есть определенный ген, мы можем начать задавать эти более механистичные вопросы», - говорит она. Исследование открывает новые возможности для исследования взаимосвязи между сном и иммунной системой, объясняет Сирелли.
Сегал также хотел бы знать, что у других видов, включая людей, есть немури или ген, подобный этому. Дальнейшее изучение немури и его белка, борющегося с микробами, может привести к «гораздо лучшему препарату для сна», предположил Ойконому, возможно, с меньшим количеством побочных эффектов, чем то, что в настоящее время есть на рынке.
