یک مطالعه ی جدید نشان داد که چگونه متابولیسم، خواب را در کرم ها تنظیم می کند

21آوریل 2020 - آیا تا دیر وقت بیدار ماندن می تواند شما را چاق کند؟ تحقیقات در حال رشد نشان می دهد که کیفیت پایین خواب با از تنظیم خارج کردن اشتها و در نتیجه مصرف کالری بیشتر با افزایش خطر چاقی ارتباط دارد.

اما یک مطالعه جدید که این هفته در PLOS Biology منتشر شد، نشان داد که جهت این ارتباط در واقع ممکن است بر عکس باشد: به گفته محققان دانشگاه پنسیلوانیا، کم خوابی نمی تواند منجر به چاقی شود، بلکه این اضافه وزن است که می تواند باعث کم خوابی و ضعف خواب شود. محققان دانشکده پزشکی پرلمن و دانشگاه نوادا، این نتیجه را با بررسی کرم میکروسکوپیCaenorhabditis elegans[1]  کشف کردند.

پرفسور David Raizen، یکی از نویسندگان این مقاله و دانشیار علوم اعصاب و عضو مؤسسهکرونوبیولوژی و خواب در دانشکده ی پرلمن، گفت: ما فکر می کنیم که خواب عملکردی از بدن است که سعی در صرفه جویی در مصرف انرژی در محیطی دارد که سطح انرژی در آن رو به کاهش می رود. یافته های ما نشان می دهد که اگر شما یک روز را روزه بگیرید، پیش بینی می کنیم که خواب آلوده شوید، زیرا ذخایر انرژی شما خالی می شوند.

پرفسور Raizen، تأکید کرد که گرچه این یافته ها که از مطالعه ی کرم ها بدست آمده است، ممکن است به طور مستقیم به انسان ترجمه نشود، اما کرمC. elegans  ، الگوی شگفت آور خوبی برای مطالعه ی پستانداران بزرگ ارائه می دهد. مانند سایر حیواناتی که سیستم عصبی دارند، این کرم به خواب احتیاج دارد. اما بر خلاف انسان ها، که دارای مدار عصبی پیچیده ای هستند و مطالعه ی آنها دشوار است، یک کرمC. elegans تنها 302 نورون دارد، و دانشمندان می دانند که یکی از آنها به طور خاص، تنظیم کننده خواب است.

در انسان اختلال حاد خواب می تواند منجر به افزایش اشتها و مقاومت به انسولین شود و افرادی که به طور مزمن کمتر از شش ساعت در هر شب می خوابند، بیشتر احتمال دارد که چاق شوند یا به دیابت مبتلا شوند. علاوه بر این، گرسنگی در انسان ها، موش ها، مگس های سرکه و کرم ها بر خواب آنها تأثیر می گذارد و این نشان می دهد که خواب آنها حداقل تا حدودی با در دسترس بودن مواد مغذی تنظیم می شود. با این حال، مکانیسم مرتبط کننده ی خواب و خوردن غذا هنوز نامشخص است.

پرفسورالکساندر وان دره لیندن، یکی از نویسندگان این مطالعه و استادیار زیست شناسی در دانشگاه نوادا گفت: ما می خواستیم بدانیم، خواب واقعاً چکار می کند؟ خواب كوتاه با سایر بیماریهای مزمن مانند دیابت مرتبط است، اما این فقط یك ارتباط است. مشخص نیست که خواب کوتاه باعث مستعد شدن افراد برای چاقی می شود یا احتمالاً چاقی باعث گرایش به خواب کوتاه می شود.

محققان برای بررسی ارتباط بین متابولیسم و ​​خواب، به طور ژنتیکیC. elegans را اصلاح کردند تا نورون کنترل کننده ی خواب این کرم را "خاموش" کنند. این کرم های دستکاری شده، هنوز هم می توانستند بخورند، نفس بکشند و تولید مثل کنند، اما توانایی خوابیدن را از دست داده بودند. با خاموش شدن این نورون، محققان شاهد افت شدید سطح آدنوزین تری فسفات(ATP) بودند که ارز رایج انرژی برای بدن است.

پرفسور Raizenتوضیح داد: این نشان می دهد كه خواب تلاشی برای صرفه جویی در مصرف انرژی است ؛ در واقع خواب روشی برای جلوگیری از اتلاف انرژی است.

در تحقیقات قبلی، آزمایشگاه پرفسور ون دره لیندن، ژنی در C. elegans به نامKIN-29 ، مورد مطالعه قرار گرفت. این ژن هومولوگ ژن Salt-Inducible Kinase (SIK-3) در انسان است، که قبلاً به عنوان سیگنال فشار خواب شناخته شده بود. با کمال تعجب، هنگامی که محققان ژن KIN-29 را خاموش کردند تا در کرمها بی خوابی ایجاد کنند، C. elegans، حتی زمانی که سطحATP اش پایین بود، چربی اضافه ای را ذخیره می کرد درست شبیه وضعیت چاقی در انسان.

محققان فرض كردند كه آزاد كردن ذخیره چربی، مكانیسمی است كه باعث بهبود خواب می شود و علت اینکه کرمهای دارای جهش KIN-29 نمی خوابیدند، این بود که آنها نمی توانستند ذخایر چربی خود را آزاد كنند. برای آزمایش این فرضیه، محققان دوباره کرم های جهش یافته ی KIN-29 را دستکاری کردند، این بار با بیان آنزیمی که چربی آنها را "آزاد" می کرد. با این دستکاری جدید، کرمها دوباره توانستند بخوابند.

پرفسور Raizen، گفت: این می تواند توضیح دهد كه چرا افراد چاق ممکن است دچار مشکلات خواب شوند. ممکن است یک مشکل سیگنالینگ بین ذخایر چربی و سلولهای مغزی که خواب را کنترل می کنند، وجود داشته باشد.

در حالی که هنوز چیزهای زیادی در مورد خواب درک نشده اند، پرفسورRaizen ، گفت که این مقاله جامعه ی پژوهشگران را یک قدم به درک یکی از عملکردهای اصلی خواب و چگونگی درمان اختلالات شایع خواب نزدیک تر می کند.

وی گفت: یک تصور متداول در زمینه خواب وجود دارد و آن اینست که مشکلات خواب فقط مربوط به مغز یا سلول های عصبی است، و کار ما نشان داد که لزوما این درست نیست، تعامل پیچیده ای بین مغز و بقیه بدن وجود دارد که با تنظیم خواب ارتباط دارند.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20200421/Study-finds-how-metabolism-regulates-sleep-in-worms.aspx