Почему нехватка сна может быть смертельной

Живые существа способны дольше прожить без питания, чем без сна. Но от чего именно они умирают, если не могут спать? Задавшись этим вопросом, ученые провели ряд экспериментов на плодовых мушках и мышах. Результаты их потрясли: оказывается, существует тесная связь между сном и кишечником.

Нехватка сна вредит здоровью. Например, она может способствовать развитию рака кишечника. Но почему бодрствование становится такой проблемой для мозга и организма? Американский исследователь приблизилась к ответу на этот вопрос благодаря наблюдениям за плодовыми мушками.

120 лет назад российские исследователи день и ночь заставляли щенков двигаться. Через пять дней они умерли. На самом деле они могли дольше прожить без питания, чем без сна. Может, они умерли от того, что приходилось постоянно двигаться? Изолированно исследовать воздействие отсутствия сна совсем не просто. Драгана Рогуля (Dragana Rogulia) работает с дрозофилами в Гарвардской медицинской школе. «Сложно заставлять животных бодрствовать. Тяга к сну невероятна. Даже когда трясешь пробирки, мушкам удается как-то уцепиться за затычки из хлопка и немного поспать».

«Все животные без сна через 20 дней умерли»

Поэтому нейробиолог исследует генетически модифицированных мушек. При комнатной температуре эти мутанты спят нормально, так они растут. Но когда температура в лаборатории повышается до 29 градусов, в их мозгу переключается генетический тумблер, подавляющий тягу к сну. Мушки активны днем и ночью, но таким образом значительно сокращается их продолжительность жизни. Обычные плодовые мушки при такой температуре живут 40 дней, а все мушки без сна умерли через 20 дней.

Но от чего они умерли? Драгана Рогуля вместе со своей командой тщательно исследовала все их органы. «У лишенных сна мушек наблюдается резкий рост агрессивных кислородных соединений, но исключительно в кишечнике. Мы были потрясены, это действительно очень необычно.».

Драгана Рогуля ожидала, что нехватка сна вызовет неполадки во всем организме, но на самом деле проблемы сконцентрировались в кишечнике. В этом исследователи смогли убедиться, введя флюоресцирующее вещество в клетки. В кишечнике оно светилось ярче, потому что там сконцентрированы кислородные радикалы. Интенсивность свечения постепенно снижалась, когда мушки при более низких температурах снова получали возможность спать.

Группа исследователей проводила эксперименты и на мышах, которых постоянно подталкивал медленно вращающийся цилиндр, не давая им прекратить двигаться. Через два дня и у них в кишечнике — и только в кишечнике — повысился уровень кислородных радикалов, а через пять дней клетки начали отмирать.

Из соображений защиты животных эксперименты на мышах продолжать не стали. Поэтому группа ученых во главе с Драганой Рогулей вернулась к мушкам и начала вводить им антиоксиданты к качестве терапии. Такие вещества, как линолевая кислота, ресвератрол или ацетилцистеин, устраняют кислородные радикалы.

Антиоксиданты защищают мушек с нехваткой сна

«Это было потрясающе. Антиоксиданты устраняли агрессивные кислородные радикалы, и это спасало мушек, несмотря на нехватку сна! В самых невероятных мечтах я себе такого не могла представить. Каждое утро собиралась вся группа и взволнованно считала, сколько мушек еще живы. Другие мушки, которые не спали, выглядели все более болезненно, практически не двигались. Но эти казались полными сил. Может, конечно, они поглупели или стали умственно отсталыми, этого мы не знаем. Это мы еще хотим проверить», — рассказывает исследовательница.

Не только биологически активные вещества могут компенсировать генетически модифицированным мушкам нехватку сна. Это удается сделать и при помощи генетических приемов, которыми Драгана Рогуля активизирует энзимы в кишечнике мушек. Они «обезвреживают» кислородные радикалы. В мозге же, напротив, те же самые энзимы не показывают эффекта. То есть связь между сном и кишечником действительно очень специфическая.

«Работа определенно очень интересная»

Результаты получены очень интересные, считает Джорджо Джилестро (Giorgio Gilestro) из Имперского колледжа Лондона. Он выяснил, что плодовые мушки обладают очень разными индивидуальными потребностями во сне.

Решение не в мозге, а в кишечнике

«Всегда было загадкой, почему умирают животные, которые полностью лишаются сна. А сейчас выясняется, что ответ не в мозге, а в кишечнике. Это невероятно», — говорит Джилестро.

Но исследователь предостерегает от переноса этих результатов на человека и попытке компенсировать дефицит сна антиоксидантами. Драгана Рогуля с ним согласна. Для нее в первую очередь важно не медицинское применение — своими экспериментами она хочет понять, почему сон так рано возник в эволюции животных.