Когда мы не спим, в организме увеличивается гомеостатическое давление сна (усталость). Это давление увеличивается, чем дольше мы не спим, и уменьшается во время сна, достигая низкого уровня после полноценного сна.

Интересно Из-за чего бывает трудно заснуть: ученые обнаружили, что может вызвать проблемы со сном

Что заставляет это гомеостатическое давление увеличиваться до такой степени, что мы чувствуем, что должны заснуть? В новой работе ученые из израильского университета Бар-Илана стремились понять, как запускается механизм, который сигнализирует мозгу, что пора спать. А также, могут ли повреждения ДНК быть драйвером этого процесса.

Спойлер: оказалось, что могут.

Ученые объяснили, что во время бодрствования повреждения ДНК накапливаются в нейронах. Их могут вызывать различные элементы, в частности:

  • ультрафиолетовый свет;
  • активность нейронов;
  • радиация;
  • окислительный стресс.

Во время сна и бодрствования системы восстановления в каждой клетке корректируют разрывы ДНК. Однако повреждение ДНК в нейронах продолжает накапливаться во время бодрствования, и их чрезмерное повреждение в мозге может достичь опасных уровней.

"Антенна", которая может сигнализировать, что пора спать

То есть, желание лечь спать возникает в тот момент, когда в организме накопилось предельное количество повреждений ДНК, которые пора восстанавливать. Главную роль в этом процессе играет один белок – PARP1. Он действует как антенна для мозга, сигнализируя, что пора отдохнуть.

Этот механизм наглядно объясняет связь между нарушением сна, старением и болезнями. Репарация ДНК во время сна необходима, чтобы не заболеть, поэтому человек проводит треть своей жизни во сне.

Что показали эксперименты

Эксперименты провели на моделях рыбок данио – идеальном организме для такого наблюдения. Они прозрачные, имеют базовые функции мозга, схожие с человеческим, и также аналогичную потребность в ночном сне.


Рыбки данио / Фото Wikipedia

Ученые увидели, что накопление повреждений ДНК постепенно достигало критической отметки, вызывая желание поспать. Сон способствовал репарации ДНК, восстанавливая повреждения.

Сколько часов сна достаточно

Убедившись, что повреждение ДНК является движущей силой для появления ощущения усталости и желания поспать, авторы решили определить минимальное время для сна у рыбок, чтобы те просыпались бодрыми.

Оказалось, что 6 часов ночного сна были минимальными. Если продолжительность сна была ниже, повреждение сна было уменьшено до необходимого уровня, поэтому рыбки продолжали спать даже в дневное время.

Интересно Существует ли идеальное время для сна: результаты нового исследования

Усиление белка PARP1 способствовало желанию поспать, а угнетение, наоборот, заставляло рыбок не чувствовать усталость и продолжать не спать и, как следствие, не восстанавливать накопленные за день повреждения ДНК. Вскоре аналогичных результатов удалось достичь и на моделях мышей.

Этот механизм наглядно объясняет связь между нарушением сна и старением, нейродегенеративными и другими заболеваниями. Теперь авторам предстоит подтвердить свои выводы на моделях крупных животных, чтобы применять полученные выводы для разработки стратегий лечения и профилактики расстройств сна.