Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Мутация в рецепторе нейропептида S уменьшила потребность в сне и защитила память мышей

giphy.com

Медики нашли еще одну мутацию, которая позволяет ее носителям спать по 4,3-5,5 часов в сутки и высыпаться, говорится в Science Translational Medicine. Больше того, она, похоже, защищает от нарушений памяти, связанных с недостатком сна — по крайней мере, так происходит у мышей. Животные с мутацией, которым предварительно не давали спать, лучше мышей из контрольной группы проходили тест, проверяющий работу контекстной памяти.

По оценкам медиков, людям с 18 до 65 лет, в среднем, нужно спать 8-8,5 часов в сутки. У тех, кто спит слишком мало или, наоборот, слишком много, повышается риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Недостаток сна может привести, в том числе, к нарушению когнитивных функций, возникновению депрессии, снижению иммунитета.

Продолжительность сна зависит от циркадных ритмов и гомеостаза. На сон влияют и генетические факторы. Некоторые люди всю жизнь спят по 4-6 часов в сутки, но при этом хорошо себя чувствуют и у них не развиваются расстройства и нарушения, связанные с хроническим недостатком сна. Десять лет назад нейрофизиологи и медики во главе с Ин-Хуэй Фу (Ying-Hui Fu) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско нашли у матери и дочери, которые высыпались за шесть часов, мутацию в гене DEC2. Белок DEC2 регулирует выработку гормона орексина, поддерживающего состояние бодрствования. Недавно та же группа исследователей описала мутацию в гене β1-адренорецептора. Ее носители высыпались в среднем за 5,7 часов.

В новом исследовании ученые под руководством Фу описали мутацию в гене рецептора 1 нейропептида S (NPSR1). Нейропептид S, с которым связывается рецептор, модулирует пробуждение и засыпание. Ученые нашли мутацию (аминокислота тирозин в 206 положении белковой цепи замещалась на гистидин) у отца и сына, которым для полноценного отдыха было достаточно спать 4,3-5,5 часов. Такая замена встречается крайне редко, с вероятностью 4×10-6, то есть у четырех человек из миллиона.

В первоначальной версии заметки была допущена ошибка. Упомянутая выше мутация встречается у четырех человек из миллиона. Приносим извинения читателям.

Чтобы проверить действие мутации, авторы сконструировали генномодифицированных мышей, несущих мутантный ген NPSR1. Мутантные животные по сравнению с мышами из контрольной группы оказались более активны и больше двигались, как днем, так и ночью. Как показали исследования с помощью электроэнцефалографии и электромиографии (регистрации активности мышц), животные с мутацией спали днем и ночью в среднем на 71 минуту меньше (P<0,0001), чем обычные мыши. У них уменьшалась продолжительность медленного сна и днем, и ночью, а время быстрого сна сокращалось только в темное время суток. У мышей с мутацией в гене NPSR1 по сравнению с животными из контрольной группы потребность во сне оказалась меньше (P<0,01), несмотря на то, что они спали меньше. Они быстрее восстанавливались после шестичасовой депривации сна. И даже после депривации потребность во сне у них была меньше (P=0,0013), чем у обычных мышей.

Затем авторы решили узнать, меняет ли мутация в гене NPSR1 физиологическую активность рецептора 1 нейропептида S. Он образуется в мозге и, в свою очередь, влияет на образование белка CREB, регулирующего транскрипцию некоторых генов. Обычным и мутантным мышам делали в мозг инъекцию нейропептида S, а затем измеряли в лизате мозга концентрацию белка CREB. У мутантных мышей она была даже выше (P<0,001), чем у обычных животных, поэтому исследователи решили, что активность рецептора сохраняется и при наличии мутации.

Более того, оказалось, что нейроны, на поверхности которых находится мутантный белок NPSR1, более чувствительны к действию нейропептида S (P<0,0001), чем нейроны с обычным белком. Ученые делали инъекцию нейропептида в мозг, чтобы активировать белок-рецептор NPSR1. А затем следили за активностью нейронов в центральной части таламуса, где образуется белок, с помощью кальциевой визуализации. Для сравнения они следили за активностью нейронов в латеральной области гипоталамуса. Этот отдел мозга тоже участвует в регуляции сна, и там образуется белок NPSR1, но в меньших количествах по сравнению с таламусом. Тем не менее, введение в гипоталамус нейропептида S, включало мутантный белок и там.

Хронический недостаток сна приводит к возникновению когнитивных нарушений у большинства людей. Но носители некоторых мутаций, позволяющих им меньше спать, от подобных нарушений не страдают. Чтобы выяснить, появляются ли когнитивные нарушения у носителей мутации в гене NPSR1, авторы провели в экспериментальной и контрольной группе мышей тест на контекстно обусловленный страх. В этом тесте задействована память о прошлых событиях. У грызунов, которым незадолго до участия в тесте не давали спать, результаты теста были хуже, чем у животных, которые спали вволю. Но мыши с мутацией в гене NPSR1 проходили тест после 6-часовой депривации сна не хуже, чем животные из контрольной группы, которые спали достаточное время, и лучше (P=0,0179), чем обычные мыши, которым до участия в тесте не давали спать.

«Ген NPSR1 не только уменьшает продолжительность сна, но и предотвращает проблемы с памятью, которые обычно бывают результатом депривации сна», — замечает Ин-Хуэй Фу. «Это первый найденный ген, который защищает от одного из неблагоприятных последствий нарушений сна».

Недавно ученые показали, что сон необходим для исправления повреждений ДНК в нейронах, по крайней мере у рыбок данио-рерио. Во сне у них растет динамика хромосом в нейронах спинного и головного мозга, которая влияет на этот процесс.

Екатерина Русакова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.