果蝇研究显示睡眠剥夺的肠道和死亡之间的联系
睡眠不足是普遍熟悉的最初迹象。疲劳和疲劳,注意力不集中,也许易怒甚至累咯咯地笑。更少的人也都会遭遇过长期的睡眠剥夺的影响,包括定向障碍、妄想和幻觉。
,长时间睡眠不足然而,可能是致命的。而据报道在人类仅据坊间传言,老鼠被广泛引用的一项研究由芝加哥1983年的研究显示,睡眠不足必然会导致死亡。然而,尽管几十年的研究,仍然没有解决的核心问题:为什么动物死亡时他们不睡觉?
现在,哈佛医学院的神经科学家发现了一个意想不到的,睡眠剥夺和过早死亡之间存在因果联系。在研究睡眠不足果蝇之前,研究人员发现,死亡总是积累的分子称为活性氧化物种(ROS)在肠道。
当果蝇抗氧化化合物中和清除肠道ROS,睡眠不足的苍蝇依然活跃,正常寿命。额外的实验老鼠证实活性氧积累在肠道的睡眠是不够的。
研究结果,发表在细胞6月4日,建议的可能性,动物没有睡在某些情况下确实可以生存。开辟了新途径研究结果理解完整的睡眠不足的后果,可能有一天通知的设计方法来抵消其不利影响在人类中,作者说。
“我们花了一个公正的方法,搜索整个身体从睡眠剥夺的损伤指标。我们惊奇地发现肠道,导致死亡中发挥着关键作用,”说高级研究作者Dragana Rogulja, HMS布拉瓦尼克的神经生物学研究所助理教授。
”更令人吃惊的是,我们发现过早死亡是可以预防的。每天早晨,我们都聚在看苍蝇,怀疑是诚实的。我们看到的是,每次我们可以消除活性氧在肠道,我们可以拯救苍蝇,”Rogulja说。
科学家们长期研究睡眠,这种现象似乎是生命存在的基础,但在很多方面仍是神秘的。几乎所有已知的动物睡或表现出某种形式的稻草的行为。如果没有足够的水,严重后果接踵而至。在人类中,慢性睡眠不足有关心脏病、2型糖尿病、癌症、肥胖、抑郁和其他条件。
先前的研究表明,长时间,总睡眠不足会导致过早死亡的动物模型。在试图回答如何睡眠剥夺的高潮在死亡,大多数研究都聚焦于大脑,睡眠从何而来,但没有取得决定性的结果。
肠道积累
牵头研究co-first作者亚历山德拉瓦卡罗和约瑟夫·卡普兰金龟子,两个研究员在HMS神经生物学,研究小组进行了一系列的实验在果蝇中,分享许多基因与人类相,搜索的迹象,整个身体睡眠不足造成的损害。睡眠监测,研究人员使用红外光束不断跟踪苍蝇安置在个人管的运动。
他们发现苍蝇可以通过物理震动睡眠,所以团队转向更复杂的方法。他们转基因果蝇表达热敏感蛋白在特定神经元,抑制睡眠的活动。当苍蝇被安置在29摄氏度(84华氏度),蛋白质诱导神经元仍不断活跃,从而防止苍蝇睡觉。
温度引起睡眠不足10天之后,死亡率上升在果蝇和所有死于20天左右。控制苍蝇,有正常的睡眠大约40天住在相同的环境条件。
因为死亡率增加约10天,研究人员寻找标记的细胞损伤,和前几天。大多数组织,包括在大脑中,睡眠不足和non-deprived苍蝇之间是没有区别的,只有一个例外。
勇气的果蝇ROS-highly活性急剧增加,含氧的分子,在大量可以破坏DNA和细胞内其他组件,导致细胞死亡。活性氧的积累达到顶峰的第十天左右睡眠剥夺,剥夺了时,ROS水平下降。
额外的实验证实,ROS堆积在肠道的只有那些经验丰富的动物持续睡眠不足,肠道是确实这致命的活性氧的主要来源。
“我们发现,睡眠不足的苍蝇死在同一步伐,每一次,当我们看着细胞损伤和死亡的标志,一个组织,真正引人注目的是肠道,”瓦卡罗说。“我记得,当我们做的第一个实验中,你可以立即告诉在显微镜下有一个显著的区别。几乎从来没有发生在实验室的研究。”
团队也检验了活性氧积累发生在其他物种是否用温和、连续的机械刺激,以保持清醒,老鼠长达5天。与对照组相比,缺乏睡眠的小鼠小肠和大肠的活性氧水平升高而不是其他器官,苍蝇发现与观测一致。
死亡拯救
发现如果ROS在肠道中起到关键作用睡眠deprivation-induced死亡,研究人员观察了防止活性氧积累是否可以延长生存。
他们测试了几十个已知化合物具有抗氧化特性的生化中和活性氧和确定11,作为食品补充剂时,允许果蝇寿命正常或接近正常水平。这些化合物,如褪黑素,硫辛酸和NAD清除肠道的ROS的行之有效的方法。值得注意的是,补充不延长non-deprived果蝇的寿命。
ROS清除的作用在防止死亡是由实验进一步证实了苍蝇在转基因过量生产抗氧化酶的勇气。这些苍蝇正常睡眠时正常的寿命,而不是控制苍蝇的情况下过度繁殖抗氧化酶的神经系统。
结果表明,活性氧积累在肠道中起着重要的作用过早死亡睡眠不足,研究人员说,但警告说,许多问题仍未得到解答。
“我们仍然不知道为什么睡眠不足导致活性氧积累在肠道,为什么这是致命的,”卡普兰金龟子说。“睡眠不足会直接影响到肠道,但触发器也可能起源于大脑。同样,死亡可能是由于肠道损伤或者因为高水平的ROS产生系统性影响,或它们的一些组合。”
睡眠不足是影响身体的饥饿信号通路,所以团队还测量了果蝇食物摄入量来分析是否有潜在的喂养和之间的联系死亡。他们发现一些睡眠相比non-deprived苍蝇每天吃更多控制。然而,限制访问食物没有对生存的影响,表明因素超出食物摄入量。
研究人员目前正在努力确定生物通路,导致活性氧积累在肠道和随后的生理中断。
团队希望他们的工作通知的发展方法或治疗,以抵消的一些负面影响睡眠不足。三分之一的美国成年人会低于建议每晚7小时的睡眠,据美国疾病控制和预防中心,睡眠不足是一个正常的生活的一部分,世界各地的许多。
“我们中的许多人是长期睡眠不足。即使我们知道每晚熬夜是不好的,我们仍然这样做,”Rogulja说。“我们相信我们已经发现了一个核心问题,消除时,允许生存不睡觉,至少在果蝇。”
“我们需要理解如何睡眠剥夺的生物学损害身体,这样我们就可以找到方法来防止这种伤害,”她说。
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