Skip to main content

Redox Potential as an Interface between Sleep homeostasis and Circadian Rhythms

Article Category

Article available in the folowing languages:

Związek poziomów energii z mechanizmami kontroli snu

Sen, lub jego brak, może decydować o poziomie wydolności poznawczej, która ma związek z wypadkami, a także zwiększeniem ryzyka poważnych problemów zdrowotnych. Związek między poziomami energii komórkowej, transkrypcją genów i rytmami snu może dostarczyć odpowiedzi na kwestię zaburzeń snu i ujemne skutki jego niedoboru.

Zdrowie

O długości i jakości snu decyduje proces homeostatyczny, który rekompensuje jego brak, oraz cykl okołodobowy, który określa porę dnia, kiedy powinniśmy spać. Skutki nawet najdrobniejszej niezgodności między tymi dwoma procesami, jak choćby w przypadku przesunięcia czasu podczas długotrwałej podróży samolotem, wskazują, że kontrola snu ma duże znaczenie dla wydolności poznawczej i jakości życia. Poprzednie badania finansowane przez UE "Potencjał redoks jako powierzchnia międzyfazowa między homeostazą snu a rytmami okołodobowymi" (Redoxsleepcircadian) sugerują, że choć te dwa cykle powinny działać niezależnie, dwa główne geny zegara biologicznego współpracują na rzecz homeostatycznej regulacji snu i generują rytm okołodobowy. Co więcej, zarówno CLOCK, jak i NPAS2, główne geny zegara biologicznego, zależne są od potencjału redoks w komórkach, co sugeruje, że dwa mechanizmy snu są powiązane poprzez metabolizm komórkowy. Celem zrealizowanego niedawno projektu Redoxsleepcircadian było zrozumienie procesów komórkowych, które decydują o naszej wydajności za dnia oraz jakości snu. Poprzez wywołanie rytmów okołodobowych w komórkach tkanki łącznej, fibroblastach, specjaliści z dziedziny snu zdolni byli określić czy procesowi temu towarzyszyły jakiekolwiek zmiany redoks. Stosując jednocześnie sondy genetyczne redoks wraz z poklatkowym systemem obrazowania, zarejestrowano zmiany w potencjale redoks u żywych fibroblastów. Wszelki wzrost aktywności transkrypcjonalnej w genach zegara biologicznego Per1 i Per2 w czasie pozbawienia snu może wskazywać na deficyty energetyczne w długotrwałej bezsenności. Per1 i Per2 są bezpośrednio kontrolowane przez geny CLOCK i NPAS2. Wyniki ujawniły, że Per2 reguluje mechanizmy wywołane aktywnością i okołodobowe kluczowe dla regulacji okresów snu i czujności. Co więcej, molekularne sprzężenie zwrotne decydujące o generowaniu rytmu okołodobowego mogło regulować zapotrzebowanie na homeostatyczną potrzebę snu. Jednocześnie zespół projektowy skoncentrował się na genie Per2 u myszy. Ten gen obserwowano pod kątem zwiększenia ekspresji po okresie pozbawienia snu (SD) u gryzonia. Naukowcy zademonstrowali, że u wszystkich żywych myszy nastąpiło podwyższenie poziomu produkcji białka Per2 przy odmiennej dynamice w mózgu. Było to szczególnie znamienne w korze mózgowej, jak również w wątrobie i nerkach. Co ciekawe, zaobserwowano oddziaływanie przewlekłego braku snu na ekspresję RNA Per2 poprzez mechanizmy okołodobowe i nieokołodobowe, zawsze skutkujące podwyższeniem poziomu białka Per2. To wskazywałoby na fakt, że oba cykle nie funkcjonują oddzielnie. Przed niedawnym zakończeniem realizacji projektu, zespół Redoxsleepcircadian zgłębiał rolę głównego stymulatora cyklu okołodobowego, jądra nadskrzyżowaniowego (SCN), maleńkiego regionu na linii środkowej mózgu. SCN, regulujący wiele czynności neuronalnych i hormonalnych, odgrywa decydującą rolę w związku pomiędzy genami zegara biologicznego, snem a czuwaniem. Zdolność kontrolowania rytmów snu może przynieść utęsknione wytchnienie pacjentom z zaburzeniami snu. Dezorientacja spowodowana przesunięciem czasu podczas długotrwałej podróży samolotem czy pracą w systemie zmianowym może stać się dla wielu przedstawicieli siły roboczej na świecie kwestią przeszłości.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania