Ο γρίφος του ύπνου: Μπορεί τα βακτήρια να κρύβουν την απάντηση;

Τι μας κάνει να κοιμόμαστε; Η απάντηση μπορεί να μην βρίσκεται μόνο στον εγκέφαλό μας, αλλά στην πολύπλοκη αλληλεπίδραση με τα μικροοργανισμούς που ζουν στο έντερό μας. Νέα έρευνα από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον υποδηλώνει μια διαφορετική προσέγγιση στην κατανόηση του ύπνου, δείχνοντας ότι μια ουσία που βρίσκεται στα τοιχώματα των βακτηρίων, γνωστή ως πεπτιδογλυκάνη, υπάρχει φυσικά στον εγκέφαλο των ποντικιών και σχετίζεται στενά με τον κύκλο του ύπνου.

Αυτά τα ευρήματα υποστηρίζουν μια ευρύτερη υπόθεση που αναπτύσσεται στο WSU εδώ και χρόνια—ότι ο ύπνος προκύπτει από την επικοινωνία μεταξύ των συστημάτων ρύθμισης του ύπνου στο σώμα και της πληθώρας μικροβίων που ζουν μέσα μας. «Αυτό προσθέτει μια νέα διάσταση σε όσα ήδη γνωρίζαμε», δήλωσε η Erika English, υποψήφια διδάκτορας στο WSU και κύρια συγγραφέας δύο πρόσφατων επιστημονικών δημοσιεύσεων που παρουσιάζουν αυτά τα ευρήματα.

Η θεώρηση του ύπνου ως προϊόν της “holobiont condition”—μιας κατάστασης που προκύπτει από τη συνεργασία του οργανισμού με τους μικροοργανισμούς του—συνδέεται με αυξανόμενα στοιχεία που δείχνουν ότι το μικροβίωμα του εντέρου επηρεάζει τη γνωστική λειτουργία, την όρεξη, τη σεξουαλική ορμή και άλλες δραστηριότητες. Αυτή η προσέγγιση ανατρέπει τα παραδοσιακά εγκεφαλοκεντρικά μοντέλα και έχει σημαντικές επιπτώσεις στην κατανόηση της εξέλιξης, της ελεύθερης βούλησης και της ανάπτυξης μελλοντικών θεραπειών για διαταραχές του ύπνου.

Τα πρόσφατα ευρήματα σχετικά με την πεπτιδογλυκάνη, ή PG, ενισχύουν αυτήν την υπόθεση και υποδηλώνουν έναν πιθανό ρυθμιστικό ρόλο των προϊόντων του βακτηριακού κυτταρικού τοιχώματος στον ύπνο. Είναι γνωστό ότι η PG προάγει τον ύπνο όταν χορηγείται σε ζώα, αλλά μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν ότι δεν μετακινείται φυσιολογικά στον εγκέφαλο. Η English ανακάλυψε ότι η PG, μαζί με τα μόρια-υποδοχείς που εμπλέκονται στη σηματοδότηση της PG, ήταν παρούσα σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου, σε επίπεδα που άλλαζαν ανάλογα με την ώρα της ημέρας και την έλλειψη ύπνου.

Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν τον Ιούλιο στο περιοδικό Frontiers in Neuroscience, με συνσυγγραφέα τον James Krueger, καθηγητή και μακροχρόνιο ερευνητή ύπνου στο WSU. Η English είναι επίσης κύρια συγγραφέας πρόσφατης δημοσίευσης με τον Krueger στο Sleep Medicine Reviews, που προτείνει την υπόθεση της “holobiont condition” για τον ύπνο.

Η υπόθεση αυτή συνδυάζει δύο κυρίαρχες απόψεις: η μία θεωρεί ότι ο ύπνος ρυθμίζεται από τον εγκέφαλο και τα νευρικά συστήματα, ενώ η άλλη επικεντρώνεται στον “τοπικό ύπνο”, που προκύπτει από την συσσώρευση καταστάσεων ύπνου σε μικρά κυτταρικά δίκτυα στο σώμα. Αυτές οι μικρές “πορτοκαλί ζώνες ύπνου” αθροίζονται, όπως τα φώτα που σβήνουν σε ένα σπίτι, ώσπου το σώμα μεταβαίνει από την εγρήγορση στον ύπνο.

Η νέα υπόθεση προτείνει ότι ο ύπνος προκύπτει από την αλληλεπίδραση του σώματος με τους μικροοργανισμούς που το κατοικούν—δύο αυτόνομα συστήματα που αλληλεπιδρούν και επικαλύπτονται. «Δεν είναι το ένα ή το άλλο, είναι και τα δύο. Πρέπει να συνεργαστούν», λέει η English. «Ο ύπνος είναι πραγματικά μια διαδικασία. Συμβαίνει με διαφορετικές ταχύτητες για διαφορετικά επίπεδα κυτταρικής και ιστικής οργάνωσης και προκύπτει λόγω εκτεταμένου συντονισμού».

Οι σύνδεσμοι μεταξύ μικροβιώματος και συμπεριφοράς εμφανίζονται σε πολλούς τομείς, δείχνοντας ότι οι μικροοργανισμοί του εντέρου παίζουν σημαντικό ρόλο στη γνωστική λειτουργία και στις βασικές ανθρώπινες συμπεριφορές. Αυτή η προσέγγιση ανατρέπει την παραδοσιακή αντίληψη της ανθρώπινης νευρολογίας, υποδεικνύοντας ότι δεν είναι εντελώς top-down, δηλαδή αποτέλεσμα αποκλειστικά του εγκεφάλου, αλλά bottom-up, δηλαδή επηρεασμένο από τους μικροοργανισμούς που έχουν εξελίξει τα ζώα ως ξενιστές τους και καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τις δραστηριότητες και τη γνωστική τους λειτουργία.

«Έχουμε μια ολόκληρη κοινότητα μικροβίων μέσα μας. Αυτά τα μικρόβια έχουν πολύ μεγαλύτερη εξελικτική ιστορία από οποιοδήποτε θηλαστικό, πουλί ή έντομο—πολλών δισεκατομμυρίων χρόνων», λέει ο Krueger, ο οποίος αναγνωρίστηκε το 2023 ως “Living Legend in Sleep Research” από την Sleep Research Society. «Πιστεύουμε ότι η εξέλιξη του ύπνου ξεκίνησε πριν από πάρα πολλά χρόνια με τον κύκλο δραστηριότητας/αδράνειας των βακτηρίων, και τα μόρια που τον καθοδηγούσαν συνδέονται με αυτά που καθοδηγούν τη γνωστική λειτουργία σήμερα».

Η εργασία της English επεκτείνει τις γνωστές συνδέσεις μεταξύ βακτηρίων και ύπνου, όπως η επίδραση των προτύπων ύπνου στη λειτουργία του μικροβιώματος και η παρατηρούμενη αύξηση ύπνου σε περιπτώσεις βακτηριακής λοίμωξης. Τα νέα ευρήματα ανοίγουν τον δρόμο για περαιτέρω έρευνα σχετικά με το πώς επικοινωνούμε με τα μικρόβιά μας και πώς αυτά επικοινωνούν μαζί μας, υποδηλώνοντας ότι η σχέση μας με τον μικροβιακό κόσμο είναι πιο θεμελιώδης και αρχαία από ό,τι φανταζόμαστε.