Frucht Fliegen-Studie zeigt Verbindung zwischen dem Darm und der Tod durch Schlafentzug

Frucht Fliegen-Studie zeigt Verbindung zwischen dem Darm und der Tod durch Schlafentzug

Die ersten Anzeichen von zu wenig Schlaf sind allgemein vertraut. Es gibt Müdigkeit und Erschöpfung, Konzentrationsschwierigkeiten, vielleicht Reizbarkeit oder sogar müde kichern. Weit weniger Menschen haben erlebt, dass die Auswirkungen von längeren Schlafentzug, einschließlich Desorientierung, paranoia und Halluzinationen.

Insgesamt, längerer Schlafentzug kann jedoch tödlich sein. Während es berichtet wurde, in dem Menschen nur anekdotisch, einer vielzitierten Studie an Ratten durchgeführt von Chicago-basierte Forscher im Jahr 1983 gezeigt, dass ein Mangel an Schlaf führt unweigerlich zum Tod. Doch trotz jahrzehntelanger Forschung eine zentrale Frage ungelöst: warum müssen Tiere sterben, wenn Sie nicht schlafen?

Nun, Harvard Medical School Neurowissenschaftler haben festgestellt, eine unerwartete, kausalen Zusammenhang zwischen Schlafentzug und vorzeitigen Tod. In einer Studie über Schlafentzug Fruchtfliegen, fanden die Forscher, dass der Tod immer Voraus durch die Akkumulation von Molekülen bekannt als reaktive oxidative Spezies (ROS) in den Darm.

Wenn Fruchtfliegen gegeben wurden antioxidative Substanzen, die zu neutralisieren und klare ROS aus dem Darm, Schlaf-beraubt fliegt blieben aktiv und hatten eine normale Lebensspanne. Zusätzliche Experimente bei Mäusen bestätigt, dass die ROS Akkumulation in den Darm, wenn der Schlaf nicht ausreichend ist.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in Cell am 4. Juni, legen nahe, die Möglichkeit, dass die Tiere in der Tat überleben ohne Schlaf, unter bestimmten Umständen. Die Ergebnisse öffnen neue Alleen der Studie, um zu verstehen, die volle Folgen von zu wenig Schlaf und eines Tages vielleicht informieren Sie das design von Ansätzen entgegenwirken, die die schädlichen Auswirkungen auf den Menschen, so die Autoren.

„Wir haben eine unvoreingenommene Herangehensweise und suchte im ganzen Körper von Indikatoren für Schäden, die aus Schlafmangel. Wir waren überrascht, zu finden, es wurde der Darm spielt eine wichtige Rolle in den Tod verursacht,“, sagte senior Studie Autor Dragana Rogulja, Assistenzprofessor von Neurobiologie in der Blavatnik-Institut an der HMS.

„Umso erstaunlicher fanden wir, dass ein vorzeitiger Tod verhindert werden konnte. Jeden morgen, wir würden alle zu sammeln, um zu schauen, die Fliegen, mit Unglauben, um ehrlich zu sein. Was wir sahen, ist, dass jedes mal, wenn wir neutralisieren könnte, die ROS in den Darm, konnten wir retten, der fliegt“, Rogulja sagte.

Wissenschaftler haben lange studiert schlafen, ein Phänomen, das scheint von grundlegender Bedeutung zu sein für das Leben, aber eine, die in vielerlei Hinsicht mysteriös bleibt. Fast jedes bekannte Tier schläft oder Exponate irgendeine form von sleeplike Verhalten. Ohne genug davon, ernsthafte Konsequenzen daraus Folgen. Bei Menschen, chronisch zu wenig Schlaf ist verbunden mit Herz-Kreislauferkrankungen, Typ-2-diabetes, Krebs, Fettleibigkeit, Depressionen und vielen anderen Krankheiten.

Die bisherige Forschung hat gezeigt, dass eine längere, insgesamt Schlaf Beschränkung kann dazu führen, vorzeitigen Tod im Tierversuch. Versucht zu beantworten, wie Schlafentzug, gipfelt im Tod, die meisten Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf das Gehirn, in denen der Schlaf stammt, aber keiner lieferte überzeugende Ergebnisse.

Gut Akkumulation

Angeführt von Studie Erster co-Autoren Alexandra Vaccaro und Yosef Kaplan Dor, beide research fellows in Neurobiologie an der HMS, das team führte eine Reihe von Experimenten, in Fruchtfliegen, die haben viele Schlaf-regulierende Gene mit den Menschen, die Suche nach Anzeichen von Schäden, verursacht durch Schlafmangel durch den ganzen Körper. Überwachen Schlaf, verwendeten die Forscher die Infrarot-Strahlen ständig zu verfolgen, die Bewegung von Fliegen, untergebracht in einzelnen Röhren.

Sie fanden heraus, dass Fliegen schlafen zu können, die durch physikalische Erschütterungen, so dass das team wandte sich an raffiniertere Methoden. Diese genetisch manipulierten Fruchtfliegen zum Ausdruck bringen, eine Hitze-sensitive protein in spezifischen Neuronen, die Aktivität von denen bekannt ist, zu unterdrücken, zu schlafen. Beim Fliegen waren untergebracht bei 29 ° C (84 ° F), die protein-induzierte Neuronen bleiben ständig aktiv, so dass die Fliegen schlafen.

Nach 10 Tagen der Temperatur-induzierten Schlafentzug, Mortalität Spike unter der Frucht Fliegen und alle starben um Tag 20. Steuern Fliegen, die hatten einen normalen Schlaf lebte bis zu etwa 40 Tagen in den gleichen Umwelt-Bedingungen.

Da die Mortalität erhöhte sich um 10 Tage, die Forscher sah für die Marker der zellschädigung auf, die und die vorangegangenen Tage. Die meisten Gewebe, einschließlich des Gehirns, waren nicht zu unterscheiden zwischen Schlaf-benachteiligten und nicht-benachteiligten fliegt, mit einer bemerkenswerten Ausnahme.

Die Eingeweide des Schlaf-beraubt fliegt, hatte eine dramatische Zunahme von ROS—hoch reaktiven Sauerstoff enthaltenden Molekülen, die in großen Mengen kann zu Schäden der DNA und anderen Komponenten in den Zellen, die zum Zelltod führt. Die Akkumulation von ROS erreichte um Tag 10 der Schlafentzug, und wenn der Entzug gestoppt wurde, ROS-levels verringert.

Zusätzliche Experimente bestätigten, dass ROS baut sich im Darm der Tiere erlebt, dass anhaltender Schlafentzug, und der Darm ist in der Tat die Hauptquelle dieser scheinbar tödlichen ROS.

„Wir fanden, dass die Schlaf-beraubt Fliegen starben im gleichen Tempo, zu jeder Zeit, und wenn wir uns auf Marker der zellschädigung und Tod, der Gewebe, der wirklich herausragend war das gut,“ sagte Vaccaro. „Ich erinnere mich, als machten wir den ersten Versuch, Sie könnte sofort sagen, unter dem Mikroskop, dass es einen markanten Unterschied. Dass fast nie passiert, im Labor Forschung.“

Das team hat auch untersucht, ob die ROS-Akkumulation tritt bei den anderen Arten, indem Sie mit sanften, kontinuierlichen mechanische stimulation zu halten Mäuse wach für bis zu fünf Tage. Im Vergleich zu kontrolltieren, Schlaf-beraubte Mäuse hatten erhöhte ROS-levels in den kleinen und großen Darm, nicht aber in anderen Organen, eine Feststellung, die konsistent mit den Beobachtungen in Fliegen.

Tod-Rettung

Finden Sie heraus, wenn ROS im Darm spielen eine kausale Rolle in der Schlaf-Entzug-induzierte Tod, die Forscher untersucht, ob die Verhinderung der ROS-Akkumulation könnte zu verlängern überleben.

Sie testeten Dutzende von verbindungen mit antioxidativen Eigenschaften bekannt, die zur Neutralisierung von ROS identifiziert und 11, die, wenn Sie gegeben als eine Nahrungsergänzung, erlaubt Schlafentzug Fliegen haben eine normale oder nahezu normale Lebenserwartung haben. Diese Substanzen, wie melatonin, Liponsäure und NAD, waren besonders effektiv bei der clearing-ROS aus dem Darm. Insbesondere die Ergänzung nicht verlängern die Lebensdauer der nicht-benachteiligten fliegt.

Die Rolle der ROS-Abbau in den Tod verhindert wurde weiter bestätigt durch Experimente, in denen Fliegen wurden genetisch manipuliert, um überproduktion antioxidativen Enzymen in Ihre Eingeweide. Diese Fliegen hatte, die normal zu der Nähe-normale Laufzeiten, wenn der Schlaf-beraubt, das war nicht der Fall für die Kontrolle Fliegen, die überproduziert antioxidativen Enzymen im Nervensystem.

Die Ergebnisse zeigen, dass die ROS-Zunahme in der Darm spielt eine zentrale Rolle bei der Entstehung von vorzeitiger Tod durch Schlafentzug, sagte der Forscher, aber darauf hingewiesen, dass viele Fragen unbeantwortet bleiben.

„Wir wissen immer noch nicht, warum Schlafentzug bewirkt, dass ROS Akkumulation in den Darm, und warum ist tödlich,“ sagte Kaplan Dor. „Schlafentzug konnte sich direkt auf den Darm, aber der Auslöser kann auch entstehen im Gehirn. Ähnlich, Tod konnten durch Schäden an der Darm-oder weil hohe Stufen von ROS haben systemische Auswirkungen, oder eine Kombination von diesen.“

Zu wenig Schlaf ist bekannt, stören die körpereigene hunger-Signalwege, so dass das team auch gemessen Fruchtfliege Nahrungsaufnahme zu analysieren, ob es mögliche Zusammenhänge zwischen Fütterung und Tod. Sie fanden, dass die Schlaf-beraubt fliegt aß mehr den ganzen Tag im Vergleich zu nicht-benachteiligten kontrolliert. Jedoch, die Beschränkung des Zugangs zu Nahrung hatte keine Auswirkungen auf das überleben, was darauf hindeutet, dass Faktoren, die außerhalb der Nahrungsaufnahme beteiligt sind.

Die Forscher arbeiten jetzt, um die biologischen Signalwege, führen zu ROS-Akkumulation im Darm und die nachfolgende physiologische Störungen.

Das team hofft, dass Ihre Arbeit informieren Sie über die Entwicklung der Ansätze und Therapien um offset einige der negativen Folgen von Schlafentzug. Eine in drei amerikanischen Erwachsenen wird weniger als die empfohlenen sieben Stunden Schlaf pro Nacht, nach dem US Centers for Disease Control and Prevention, und zu wenig Schlaf ist ein normaler Teil des Lebens für viele auf der ganzen Welt.

„So viele von uns sind chronisch Schlaf entzogen. Auch wenn wir wissen, bleiben bis spät in jede Nacht schlimme ist, wir tun es immer noch,“ Rogulja sagte. „Wir glauben, dass wir identifiziert haben, ein zentrales Problem, das, wenn eliminiert, ermöglicht das überleben ohne Schlaf, zumindest bei Fruchtfliegen.“