Lehet, hogy a PARP1 a kulcsa a jó éjszakai alvásnak?

Írta Lori Uildriks december 2, 2021- Tény ellenőrizve írta: Alexandra Sanfins, PhD.nő alszik az ágyban felülről nézve

  • A Molecular Cell egyik jelenlegi kutatása feltárja, hogy a zebrahal lárváiban a neuronális DNS-károsodások felhalmozódása elősegíti a pihenést.
  • PARP1 – a test DNS-e károsítja az antennát – azonosítja a neuronális DNS-sérülést, nyugalmat generál, és DNS-rögzítést is biztosít a nyugalom alatt.
  • Az embereken végzett jövőbeni kutatások egyértelművé tehetik a nyugalmi zavarok közötti szerveződést, valamint néhány neurodegeneratív állapotot, mint például az Alzheimer-kór vagy a Parkinson-kór.

Mindenkinek szüksége van pihenésre: az embernek, valamint számos más, idegrendszerrel rendelkező háziállatnak. Az emberek elképesztő mennyiségű időt töltenek pihenéssel – életük egyharmadát tekintve.

A megfelelő mennyiségű pihenés a megfelelő időben – jó minőségű pihenés – elengedhetetlen a jó egészséghez és jóléthez, valamint a túléléshez. Az alvás egy bonyolult folyamat, amely az egész szervezetre hatással van.

Létfontosságú az elme növekedéséhez, valamint a memóriához és a felfedezéshez szükséges utak fenntartásához. Az alvás emellett segíti a szív, a tüdő, a szervezet immunrendszerének megfelelő működését, az anyagcsere-folyamatokat, valamint a védekezés állapotát is.

Az olyan tartós betegségek kialakulásának veszélye, mint a 2-es típusú cukorbetegség, szívbetegség, súlyproblémák és szorongás, nagyobb a rossz pihenés mellett. A cirkadián ritmus és az alvás-ébrenlét homeosztázis belső biológiai eszközök, amelyek együttesen szabályozzák a pihenés időzítését, méretét és a kiváló minőséget.

A cirkadián ritmusok 24 órás ciklusok, amelyek időnként egybeépülnek külső jelzésekkel, mint például a fény, amelyek szabályozzák a pihenés időzítését, a testhőmérséklet szintjét, a hormonális szerek indítását és az anyagcsere sebességét. Az alvás-ébrenlét homeosztázis hatására a test valóban fáradtnak érzi magát, amikor pihenésre van szüksége, és egészen a pihenésig fejlődik.

Az emberek pihenési szükségletei életkortól függően eltérőek, a hétköznapi újszülötteknek 14-17 órára van szükségük, míg a felnőtteknek 7 vagy még több órára van szükségük esténként. Az alvási periódus típusonként jelentősen eltérhet, elefántoknál 2 órától a bagolymajomnál 17 óráig terjedhet.

A kedvtelésből tartott változatokban végzett előzetes kutatás azt javasolja, hogy az idegek DNS-sérülései vagy „DNS-törései” gyűljenek össze az ébrenlét időtartama alatt, és a rögzítés a pihenés alatt megtörténik. Azonban továbbra is titok, hogy mely mobileszközök indítják el az alvás-ébrenlét homeosztázist.

Miért pihenünk?

Ez arra késztette a tudósokat, hogy kísérleteket végezzenek zebrahal lárváin, hogy felismerjék az alvás-ébrenlét homeosztázis mögött meghúzódó mobil kiváltó tényezőket, valamint a DNS-rögzítést segítő pihenési kötelezettséget.

Az MNT találkozóján Lior Appelbaum professzor a Goodman Élettudományi Karon, a Bar-Ilan Egyetemen, és egyben a kutatás társszerzője is leírta, hogy a DNS-károsodások az idegfeladatokkal kapcsolatos tipikus eljárások miatt következnek be, mint például a hit.

Appelbaum professzor azt is állította, hogy a pihenés lenyűgöző feladat az átalakulás szempontjából, mivel a túlélés a pihenés során veszélybe kerül. Tehát a nap folyamán szükség van egy „költségre”, amely a pihenést ösztönzi: „Először azt kérdeztük: „Miért alszunk?” és még tovább: „Miért vagyunk fáradtak? Mi az ára az ébrenlétnek?”

Hozzátette: „A zebrahalat azért használtuk, mert átlátszó, génmanipulálható, és még mindig gerinces, ami azt jelenti, hogy az agy […] hasonló az emlősökhöz vagy akár az emberhez, az agy szerkezetében és működésében. […] Alapvetően vizualizálhatjuk a sejtben lévő helyreállító fehérjét, amíg a hal él, alszik és ébren van, és nyomon követhetjük tevékenységüket, ami nagy áttörést jelentett.”

Ezenkívül a zebrahal lárvái egész nap – napközben – energikusak, és pihenési mintáik is gondosan megjelennek, mint az állatoké. A tudósok kezdetben felmérték azt a nagyon kevés pihenőidőt, amelyre a fáradtság vagy a homeosztatikus nyugalmi stressz csökkentésére van szükség, ami elegendő időt biztosít a DNS-rögzítéshez.

A kutatók megkérdőjelezték: „mennyi az az optimális idő, amíg egy halnak aludnia kell ahhoz, hogy helyreállítsa DNS-ét” – írta le Appelbaum professzor.

A felfedezéshez a zebrahal lárváit különböző hosszúságú sötétség után fénynek tették ki, és azt is megállapították, hogy legalább 6 óra állandó pihenésre van szükség a homeosztatikus stressz csökkentéséhez. A tudósok ezt követően értékelték, hogy a zebradán lárvák milyen sokféle pihenőórát igényelnek a DNS-károsodás mértékének stabilizálásához, amelyet korábbi kutatási tanulmányukban mutattak ki.

Az eredmények azt sugallták, hogy a zebrahal lárváinak 6 óra elegendő volt ahhoz, hogy visszafordítsák az ébrenlétük során bekövetkezett DNS-károsodásokat. Amikor a zebrahal lárvái sokkal kevesebb, mint 6 órán át pihentek, a nappali közvetlen érintkezés után is pihentek.

Ezek az eredmények azt sugallják, hogy az idegsejtek DNS-károsodása határozza meg, hogy mennyi pihenésre van szükség a fáradtság leküzdéséhez

Különböző kísérletekben a tudósok ezt követően DNS-károsodást okoztak a zebradán lárváiban az idegi tevékenység fokozásával és a lárvák UV-fénynek való felfedésével.

A tudósok megállapították, hogy az UV-fény által okozott DNS-károsodások és az idegi izgalom ezen túlmenően a zebrahal lárváit pihentetésre késztették, fenntartva az elméletet. Más kísérletek azt javasolták, hogy a DNS-károsodások fokozzák az útvonalak rögzítésének feladatát és a kromoszóma-jellemzőket is, megbízható rögzítést hirdetve a pihenés során.

Amikor a kutatók folyamatosan akadályozták a rögzítési útvonalakat és a kromoszómák jellemzőit is, ez a zebrahal lárváit pihenésre késztette. Ezt követően a tudósok kísérleteket végeztek annak érdekében, hogy felfedezzék a PARP1 nevű egészséges fehérje kötődését a zebrahal lárváiban és számítógépes egerekben.

A DNS károsítja az antennát

Dr. Appelbaum leírta, hogy a PARP1 egy „DNS-károsodás-érzékelő, [amely] antennaként működik. […] helyreállító fehérjét toboroz, és amikor […] elegendő PARP1 van, alvási viselkedést vált ki, majd alvás közben a javítórendszert, [így] alapszintű DNS-károsodással kezdheti az új napot.”

A tudósok kimutatták, hogy a zebrahal lárváiban a PARP1 fokozása nyugalmat és neuronális DNS rögzítést is okozott. Fordítva, a zebrahal lárváiban, amikor a kutatók felfüggesztették a PARP1-et, az ébrenlétet és a DNS-rögzítés hiányát váltotta ki.

A keresés elősegítése érdekében a kutatók megakadályozták a PARP1-et felnőtt számítógépes egerekben, és ellenőrizték a pihenési mintázataikat is. Felfedezték a nem REM pihenés csökkenését és annak erejét is.

Dr. Clifford Segil, a Providence Saint John's Health Center (Kalifornia, Santa Monica) szakembere egy kültéren folytatott megbeszélésen megjegyezte: „A legtöbb DNS-vizsgálathoz vagy genetikai vizsgálathoz hasonlóan klinikusként is nehéz nézze meg, milyen klinikai hatása lenne ennek a tanulmánynak.”

Hozzátette, minden bizonnyal nehéz lenne „a kémcsőből a világba, in vitro az in vivoba eljutni. […] Ki kell találnia egy módszert, amellyel megmérheti a DNS-károsodást egy személyben, és károsíthatja valaki DNS-ét napközben, [hogy] lássák, többet alszik-e éjszaka.”

Dr. Segil egyetértett abban, hogy lehetséges lehet egy jövőbeli kutatás olyan embereken, akik a pihenés zavaraihoz kapcsolódó neurodegeneratív állapotokban, például Alzheimer-kórban szenvednek.

Dr. Appelbaum a következőket javasolta:

„Egy további jövőbeli irány az alvászavarok, az idegsejtek károsodásának felhalmozódása, a sejthalál, […] és a neurodegeneratív betegségek és általában az öregedés okozati összefüggése.”

.