Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!Οι άνθρωποι περνούν περίπου το ένα τρίτο της ζωής τους κοιμισμένοι. Ωστόσο, παραδόξως, λίγα είναι γνωστά για το πώς ο εγκέφαλός μας ελέγχει τον ύπνο και το ξύπνημα. Τώρα, ερευνητές με επικεφαλής τον καθηγητή Henrik Bringmann στο Κέντρο Βιοτεχνολογίας (BIOTEC) του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου TUD Dresden ανακάλυψαν ένα ακόμη κομμάτι αυτού του παζλ. Η ομάδα έδειξε ότι ένα μόνο εγκεφαλικό σήμα λειτουργεί σαν βιολογικός διακόπτης – τόσο πυροδοτώντας όσο και τερματίζοντας τον ύπνο.
Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Current Biology, κατέστησαν δυνατά μελετώντας ένα μικροσκοπικό στρογγυλό σκουλήκι, το C. elegans, έναν ισχυρό πρότυπο οργανισμό στη βιολογία. «Είναι πραγματικά σημαντικό να μπορούμε να κοιμηθούμε, αλλά εξίσου σημαντικό είναι και να ξυπνήσουμε», λέει ο καθηγητής Bringmann, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας στο BIOTEC, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης.
«Γνωρίζουμε ότι ο ύπνος και το ξύπνημα ελέγχονται από ένα ειδικό σύνολο εγκεφαλικών κυττάρων, που ονομάζονται νευρώνες ύπνου. Ωστόσο, δεν γνωρίζουμε πώς ακριβώς ελέγχουν τις κατάντη μοριακές οδούς για να μας κάνουν να κοιμηθούμε και να ξυπνήσουμε ξανά». Η ομάδα Bringmann στράφηκε στο C. elegans για να απαντήσει σε αυτά τα ερωτήματα. Σε αντίθεση με τους ανθρώπους, οι οποίοι έχουν χιλιάδες νευρώνες ύπνου που ελέγχουν τον ύπνο, το C. elegans χρειάζεται μόνο έναν νευρώνα για να κάνει αυτή τη δουλειά. Αυτή η απλότητα το καθιστά ένα τέλειο μοντέλο οργανισμού για τη μελέτη των κύριων μοριακών οδών που ελέγχουν τον ύπνο.
Αυτή η έρευνα ρίχνει φως σε ένα από τα θεμελιώδη ερωτήματα της βιολογίας: πώς οι οργανισμοί ρυθμίζουν τον ύπνο και την αφύπνιση. Κατανοώντας τον θεμελιώδη μοριακό μηχανισμό πίσω από τον ύπνο, οι ερευνητές μπορούν να κατανοήσουν καλύτερα τις διαταραχές ύπνου, όπως η ναρκοληψία και η αϋπνία, που έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα ζωής. Τα ευρήματα προσθέτουν επίσης στο αυξανόμενο σύνολο στοιχείων που αποδεικνύουν ότι ακόμη και απλοί μοντέλοι οργανισμοί μπορούν να αποκαλύψουν θεμελιώδεις μηχανισμούς που διέπουν τη ζωή.
Ένα μόριο, δύο δουλειές
Η ομάδα επικεντρώθηκε σε έναν χημικό αγγελιοφόρο που ονομάζεται FLP-11. Όταν ενεργοποιείται ένας νευρώνας ύπνου, απελευθερώνει FLP-11. Τέτοιοι χημικοί αγγελιοφόροι λειτουργούν σαν μοριακές «σημειώσεις» που μεταδίδονται μεταξύ των εγκεφαλικών κυττάρων για να μεταφέρουν διαφορετικές εντολές. «Γνωρίζαμε ότι το FLP-11 είναι απαραίτητο για τον ύπνο, αλλά δεν γνωρίζαμε τι μήνυμα μεταφέρει και σε ποιον», εξηγεί ο καθηγητής Bringmann.
Μέσω γενετικού ελέγχου, οι ερευνητές εντόπισαν έναν βασικό υποδοχέα, που ονομάζεται DMSR-1, τον οποίο δεσμεύει το FLP-11 για να μεταφέρει το μήνυμά του. Εάν αυτός ο υποδοχέας έλειπε από τον εγκέφαλο, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι τα σκουλήκια κοιμόντουσαν σημαντικά λιγότερο. Το DMSR-1 αποδείχθηκε ότι υπήρχε σε διαφορετικούς τύπους νευρώνων. Ανάλογα με το ποιος νευρώνας έλαβε το μήνυμα, τα αποτελέσματα ήταν δραματικά διαφορετικά.
«Ανακαλύψαμε ότι το FLP-11 ενεργοποιεί τους υποδοχείς DMSR-1 σε δύο εντελώς διαφορετικούς τύπους νευρώνων», λέει ο Lorenzo Rossi, διδακτορικός φοιτητής που διεξήγαγε τα πειράματα στο εργαστήριο του καθηγητή Bringmann. «Βρήκαμε τον υποδοχέα που υπάρχει στους νευρώνες και προάγει την εγρήγορση. Όταν ενεργοποιείται από το FLP-11, ο υποδοχέας απενεργοποιεί τους νευρώνες εγρήγορσης. Αυτό, με τη σειρά του, βοηθά το σκουλήκι να κοιμηθεί. Από την άλλη πλευρά, ο υποδοχέας υπάρχει επίσης στον ίδιο τον νευρώνα ύπνου. Εδώ, τον απενεργοποιεί επίσης, κάτι που τελικά ξυπνάει ξανά το ζώο», εξηγεί ο Lorenzo Rossi.
Με άλλα λόγια, η ίδια χημική ουσία που βάζει το σκουλήκι σε ύπνο βοηθά επίσης να το ξυπνήσει ξανά, απλώς στοχεύοντας διαφορετικά κύτταρα στον εγκέφαλο. «Είναι ένας αποτελεσματικός μηχανισμός που ελέγχει την έναρξη του ύπνου, διατηρώντας παράλληλα τη διάρκειά του υπό έλεγχο», προσθέτει ο καθηγητής Bringmann.
Μια καθολική αρχή;
«Σε αντίθεση με τους ανθρώπους, το C. elegans έχει πολύ μικρότερες φάσεις ύπνου που διαρκούν μόνο περίπου 20 λεπτά. Ωστόσο, ο ύπνος είναι μια τόσο θεμελιώδης βιολογική διαδικασία που πολλά μόρια και μηχανισμοί που εμπλέκονται στον ύπνο είναι κοινοί σε όλα τα είδη», λέει ο καθηγητής Bringmann. «Δεν γνωρίζουμε ακόμη αν ο ίδιος διακόπτης ύπνου υπάρχει στους ανθρώπους, αλλά παρέχει μια πολλά υποσχόμενη ένδειξη στην αναζήτηση μηχανισμών που ελέγχουν τον ύπνο στο είδος μας».
