Meyve Sineği Çalışması, Uyku Yoksunluğu İle Bağırsak ve Ölüm Arasındaki Bağlantıyı Ortaya Koyuyor

Meyve Sineği Çalışması, Uyku Yoksunluğu İle Bağırsak ve Ölüm Arasındaki Bağlantıyı Ortaya Koyuyor

Yetersiz uykunun ilk belirtileri evrensel olarak tanıdıktır. Yorgunluk ve bitkinlik, konsantre olma zorluğu, belki de sinirlilik ve hatta yorgun kıkırdamalar var. Çok daha az insan; oryantasyon bozukluğu, paranoya ve halüsinasyonlar dahil olmak üzere uzun süreli uyku yoksunluğunun etkilerini yaşamıştır.

Bununla birlikte,  uzun süreli  total uyku yoksunluğu ölümcül olabilir. İnsanlarda sadece anekdot olarak bildirilmesine rağmen, 1983’te Chicago merkezli araştırmacılar tarafından  sıçanlarda yapılan geniş çaplı bir çalışma, total uyku eksikliğinin kaçınılmaz olarak ölüme yol açtığını gösterdi. Yine de, onlarca yıllık çalışmalara rağmen, merkezi bir soru çözümsüz kalmıştır: Hayvanlar uyumadıklarında neden ölüyorlar?

Şimdi, Harvard Tıp Okulu sinirbilimcileri uyku yoksunluğu ve erken ölüm arasında beklenmedik, nedensel bir bağlantı belirlediler. Uykusuz meyve sinekleri üzerinde yapılan bir çalışmada; araştırmacılar, ölümün her zaman önce bağırsakta reaktif oksidatif türler (ROS) olarak bilinen moleküllerin birikmesinden önce olduğunu keşfettiler.

Meyve sineklerine bağırsaktan ROS’u nötralize eden ve temizleyen antioksidan bileşikler verildiğinde, uykudan yoksun sinekler aktif kaldı ve normal ömürleri vardı. Farelerde yapılan ek deneyler, uyku yetersiz olduğunda bağırsakta ROS biriktiğini doğruladı.

Cell’de 4 Haziran’da yayınlanan bulgular, hayvanların gerçekten de belirli koşullar altında uyku olmadan hayatta kalabilme ihtimalini göstermektedir. Sonuçlar, yetersiz uykunun tam sonuçlarını anlamak için yeni çalışma yolları açıyor ve bir gün insanlarda zararlı etkilerine karşı koymak için yaklaşımların tasarımını bilgilendirebilir.

“Tarafsız bir yaklaşım izledik ve vücutta uyku yoksunluğundan kaynaklanan hasar göstergelerini araştırdık. Ölüme neden olan, kilit rol oynayanın bağırsak olduğunu görünce şaşırdık. ”dedi, HMS Blavatnik Enstitüsü’nde nörobiyoloji yardımcı doçenti kıdemli çalışma yazarı Dragana Rogulja.

“Daha da şaşırtıcı olan, erken ölümün önlenebileceğini bulduk. Her sabah, dürüst olmak gerekirse güvensizlikle ,sineklere bakmak için toplanırdık. Gördüğümüz şey, bağırsaktaki ROS’u her zaman nötralize edebildiğimizde, sinekleri kurtarabileceğimizdi.”dedi, Rogulja.

Bilim insanları, yaşam için temel gibi görünen ancak birçok yönden gizemli kalan bir fenomen olan uykuyu uzun zamandır inceledi. Bilinen, hemen hemen her hayvan uyur ya da bir çeşit uyku benzeri davranış gösterir. Yeterince olmazsa, ciddi sonuçlar ortaya çıkar. İnsanlarda kronik yetersiz uyku; kalp hastalığı, tip 2 diyabet, kanser, obezite, depresyon ve diğer birçok durumla ilişkilidir.

Önceki araştırmalar, uzun süreli total uyku kısıtlamasının hayvan modellerinde erken ölüme yol açabileceğini göstermiştir. Uyku yoksunluğunun ölümle nasıl sonuçlandığını cevaplama girişimlerinde, çoğu araştırma çabası uykunun köken aldığı beyne odaklanmıştır ancak hiçbiri kesin sonuç vermemiştir.

Bağırsak birikimi

Yardımcı yazarlar Alexandra Vaccaro ve Hose’de nörobiyoloji araştırma görevlileri olan Yosef Kaplan Dor’un öncülüğünü yapan ekip, insanlarla uyku düzenleyici genleri paylaşan meyve sineklerinde bir dizi deney yaparak vücutta uyku yoksunluğundan kaynaklanan hasar belirtileri araştırdı. Uykuyu izlemek için araştırmacılar, bireysel tüplerde bulunan sineklerin hareketini sürekli olarak takip etmek için kızılötesi ışınlar kullandılar.

Sineklerin fiziksel sarsıntı ile uyuyabildiğini keşfettiler, böylece takım daha sofistike yöntemlere döndü. Aktivitesinin uykuyu bastırdığı bilinen spesifik nöronlarda ısıya duyarlı bir proteini açıklamak için genetik olarak meyve sinekleri kullanıldı. Sinekler 29 ° C’de (84 ° F) barındırıldığında, protein nöronların sürekli aktif kalmasını sağladı, böylece sineklerin uykularını önledi.

10 günlük, sıcaklığa bağlı uyku yoksunluğundan sonra, meyve sinekleri arasında ölüm oranı arttı ve hepsi 20 gün civarında öldü. Normal uykuya sahip olan kontrol sinekleri aynı çevre koşullarında yaklaşık 40 güne kadar yaşadı.

Ölüm oranı 10. günde arttığı için, araştırmacılar o ve önceki günlerde hücre hasarı belirteçlerini aradılar. Beyindeki dahil olmak üzere çoğu doku, dikkate değer bir istisna dışında uykudan yoksun ve yoksun olmayan sinekler arasında ayırt edilemezdi.

Uykudan yoksun sineklerin bağırsakları, büyük miktarlarda DNA’ya ve hücrelerdeki diğer bileşenlere zarar vererek hücre ölümüne yol açabilen, oldukça reaktif, oksijen içeren moleküllerin çarpıcı bir şekilde birikmesine neden oldu. ROS birikimi, uyku yoksunluğunun 10. gününde zirve yaptı ve yoksunluk durdurulduğunda ROS seviyeleri düştü.

Ek deneyler, ROS’un sadece sürekli uyku kaybı yaşayan hayvanların bağırsağında biriktiğini ve bağırsağın aslında bu görünüşte ölümcül ROS’un ana kaynağı olduğunu doğruladı.

Vaccaro, “Uykusuz sineklerin her seferinde aynı hızda öldüğünü gördük ve hücre hasarı ve ölüm belirteçlerine baktığımızda gerçekten göze çarpan tek doku bağırsaktı.” dedi .“İlk denemeyi yaptığımızda hatırlıyorum, hemen mikroskop altında çarpıcı bir fark olduğunu anlayabilirsiniz. Laboratuvar araştırmalarında bu neredeyse hiç olmuyor. ”

Ekip ayrıca, fareleri beş güne kadar uyanık tutmak için yumuşak, sürekli mekanik stimülasyon kullanarak ROS birikiminin diğer türlerde olup olmadığını da inceledi. Kontrol hayvanları ile karşılaştırıldığında, uykudan yoksun fareler, ince ve kalın bağırsaklarda ROS seviyelerini yükseltmiş ancak diğer organlarda değil.Bu, sineklerdeki gözlemlerle tutarlı bir bulgudur.

 Ölüm kurtarma

Bağırsaktaki ROS’un uyku yoksunluğuna bağlı ölümde nedensel bir rol oynayıp oynamadığını öğrenmek için araştırmacılar, ROS birikiminin önlenmesinin hayatta kalmayı uzatabileceğini araştırdı.

ROS’u nötralize ettiği bilinen antioksidan özelliklere sahip düzinelerce bileşiği test ettiler ve bir besin takviyesi olarak verildiğinde, uykudan yoksun sineklerin normal veya normale yakın bir ömre sahip olmasına izin verdiler. Melatonin, lipoik asit ve NAD gibi bu bileşikler, ROS’un bağırsaktan temizlenmesinde özellikle etkilidir. Özellikle, takviye, yoksun olmayan sineklerin ömrünü uzatmadı.

ROS çıkarılmasının ölümü önlemedeki rolü, sineklerin bağırsaklarında antioksidan enzimleri aşırı üretmek için genetik olarak manipüle edildiği deneylerle de doğrulandı. Bu sinekler, uykudan yoksun bırakıldığında normalden normale yakın ömürlere sahipti, bu da sinir sisteminde aşırı antioksidan enzimler üreten kontrol sinekleri için geçerli değildi.

Sonuçlar, bağırsaklardaki ROS birikiminin uyku yoksunluğundan erken ölüme neden olmada merkezi bir rol oynadığını gösteriyor ancak araştırmacılar birçok sorunun yanıtsız kaldığına dikkat çekti.

Kaplan Dor, “Hala uyku kaybının bağırsakta ROS birikmesine neden olduğunu ve bunun neden ölümcül olduğunu bilmiyoruz.” dedi. “Uyku yoksunluğu bağırsakları doğrudan etkileyebilir ancak tetikleyici beyinden de kaynaklanabilir. Benzer şekilde, ölüm, bağırsaktaki hasardan veya yüksek ROS seviyelerinin sistemik etkilere veya bunların bir kombinasyonuna bağlı olabilir. ”

Yetersiz uykunun, vücudun açlık sinyal yollarına müdahale ettiği bilinmektedir, bu nedenle ekip ayrıca beslenme ve ölüm arasında potansiyel ilişkiler olup olmadığını analiz etmek için meyve sineği gıda alımını da ölçtü. Uykusuz bazı sineklerin gün boyunca yoksun olmayan kontrollere kıyasla daha fazla yediğini buldular. Bununla birlikte, gıdaya erişimin kısıtlanmasının sağkalım üzerinde hiçbir etkisi yoktur, bu da gıda alımının ötesinde faktörlerin rol oynadığını düşündürmektedir.

Araştırmacılar şimdi bağırsakta ROS birikmesine ve sonraki fizyolojik bozulmalara yol açan biyolojik yolları tanımlamak için çalışıyorlar.

Ekip, çalışmalarının uyku yoksunluğunun olumsuz sonuçlarından bazılarını telafi etmek için yaklaşımların veya terapilerin gelişimini bilgilendireceğini umuyor. ABD Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine göre, üç Amerikalı yetişkinden biri gece başına önerilen yedi saatten daha az uyku alıyor ve yetersiz uyku, dünyadaki birçok insan için hayatın normal bir parçası.

“Pek çoğumuz kronik olarak uykudan mahrumuz. Her gece geç saatlere kadar ayakta kalmanın kötü olduğunu bilsek bile, yine de yapıyoruz. ”dedi Rogulja. “Elimine edildiğinde, en azından meyve sineklerinde uykusuz hayatta kalmaya izin veren merkezi bir sorun belirlediğimize inanıyoruz.”

“Uyku yoksunluğunun vücuda nasıl zarar verdiğinin biyolojisini anlamalıyız, böylece bu zararı önlemenin yollarını bulabiliriz.” dedi.

Çeviri:Simge Kara

Kaynak:More information: Cell (2020). DOI: 10.1016/j.cell.2020.04.049

Journal information: Cell
207 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
13 + 16 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.