Egy barátja ajánlhatja egy jó éjszakai pihenést, amikor rosszul van. Ez az egyszerű gyógyszer valójában a tudomány alapjául szolgál - és egy új tanulmány kimutatja, hogy beágyazódhat a DNS-be, legalábbis a gyümölcslegyekbe.
Létrejött kapcsolat van az alvás és az immunrendszer között, de a tudósok nehezen tudták meghatározni a kapcsolatot. Most egy kutatócsoport egy lépéssel közelebb került a világos kapcsolat kialakításához; egy olyan gént találtak a gyümölcslegyekben, amely serkenti az alvást, amikor a rovarok betegek vagy kimerültek - jelenik meg a Science kiadványban.
A csapat - Amita Sehgal, a Pennsylvaniai Egyetem idegtudós szakembere vezetésével - a nemuri gént, az alvás japán szót nevezte át. Míg a korábbi tesztek olyan géneket azonosítottak, amelyek csökkentik az alvást, amikor hiányzik, ez az első repülési vizsgálat, amely egyetlen gént azonosít, amely hiperaktívként javítja az alvást. A nemuri rengeteg elősegítette a legyek fertőzés elleni küzdelmét, egyértelmű kapcsolatot mutatva e alvásgén és az immunrendszer között.
"Ez egy nagyon fontos áttörés abban az értelemben, hogy mechanikus kapcsolatot teremt e két teljesen különféle dolog - az alvás és az immunválasz - között, amelyek úgy tűnik, hogy nagyon összefüggenek" - mondta Grigorios Oikonomou, az idegtudománytudós, aki Kaliforniában zebrahal alvásgeneetikáját tanulmányozza. Technológiai Intézet, de nem vett részt ebben a kísérletben.
Hány legyen telt el, hogy meghatározzuk ezt az egyetlen gént, ami segíthetne nekünk megbontani az alvás és az immunitás közötti kapcsolatot? Sehgal becslése szerint majdnem egy millió. Legyek ezreinek csoportját tervezték különböző gének turborexpressziójára úgy, hogy a rovarok tipikus étkezési kukoricadara, melasz, élesztő és agar táplálék hozzáadásával gyógyszert adtak hozzá.
A legyek, mint kiderült, álmos lények. A laboratóriumban napi 11 óra körül szunyókálnak. A legyek „alvása”: legalább öt perc mozgásképtelenség, amelyet videó követéssel vagy annak ellenőrzésével lehet megmérni, hogy ellenőrzik-e, hogy mozgásuk megszakítja-e az infravörös sugarat a kémcsőjükben. A kutatók 8 015 különféle géntechnológiával módosított legyet nyomon követtek, miközben elhorgonyoztak, ám hosszú eltávolítási folyamat után az egyetlen csoport drámai módon aludt a többitől.
Ezek a túlmutatók - a nemuri csoport - napi 17 - 20 órás alvást hajtottak végre.
"Nagyon meglepettünk, hogy csak egy [génünk van 8000-ből]" - mondja Sehgal.
A kutatók az alvás mélységét is megvizsgálták, vagy hogy a legyek mennyire könnyen felébredtek, amikor megdöbbentették, amikor egy műanyag üstökös leesett a tartályba, amelybe behelyezték. A sokk elegendő volt ahhoz, hogy a normál legyek 94% -ánál robbanthassák meg alvásukat. A nem-lendületes legyek több mint 80% -a viszont az ütőn keresztül aludt.
Nemuri jó több, mint a stabil alvás előidézéséhez: Az extra nemuri legyek jobban harcoltak az influenza ellen. Kétféle halálos baktériummal való fertőzés esetén a nemuri-fokozott legyek hosszabb ideig maradtak életben, mint társaik, amelyek normális szinten nemurust expresszáltak.
Kiderült, hogy a nemuri antimikrobiális peptidként (AMP) is működik, ami azt jelenti, hogy elég hatékonyan önmagában elpusztítja a mikrobákat. A gént tipikus szinten expresszáló legyeknek szinte észlelhetetlen nyomai voltak az AMP-ben. Ami a normál legyek agyát okozta további nemuri kiürítéséhez, az alvásmentesség - kb. 20 másodpercenként rázva - és a betegség.
Ezek az eredmények - magyarázta Sehgal - azt mutatják, hogy „az alvásszabályozás szorosan kapcsolódik az immunrendszerhez, különösen annak, hogy a test hogyan kezeli az alvásmentességet”.
Olyan molekula megtalálása, amely kifejlődött az alvás kiváltására, és amely különálló mikroba-megsemmisítő funkcióval is rendelkezik, „nagyon sugallja, hogy valójában az alvás jó neked, ha beteg vagy” - mondja Oikonomou, aki a Science egyik perspektívájának társszerzője volt, amely kíséri Sehgal tanulmányát.
Sok nemuri miatt egyértelműen az alvás váltott ki, de a csapat azt is tudni akarta, hogy érinti-e a legyek álmosságát, ha a nemuri-t teljesen eltávolítják. Ennek kipróbálására Sehgal csapata mutáns legyeket tenyésztett, amelyekben nem volt a nemuri gén két példánya, tehát teljes mértékben nem voltak képesek előállítani annak antimikrobiális hatásait. A mutáns, nem-hiányos legyek ugyanolyan mennyiségű alvást kaptak, mint a normál, nem-nem-birtokló társaik, bár a tanulmány kimutatta, hogy a mutánsokat könnyebben felébresztették fényvillanások vagy idegen szagok, és lassabban tudtak elaludni.
A nemuri génnel rendelkező legyek betegszenekülés után tovább aludtak. De, Sehgal szerint, a mutánsok „nem halnak meg korábban, mint a kontrollok, és úgy gondoljuk, hogy ez azért van, mert vannak más tényezők, amelyek kompenzálják”.
Más szavakkal, a nemuri gén nem az alváshoz vagy az immunitáshoz szükséges végső, mindenki számára szükséges gén. Nélkül a legyek továbbra is képesek aludni, bár sokkal jobban, és hiánya úgy tűnik, hogy nem akadályozza őket a fertőzés ellen.
Chiara Cirelli, a Wisconsin-Madison Egyetem idegtudós szakembere, aki nem vett részt a vizsgálatban, érdekli, hogy megnézi, hogy a nemuri gén milyen hatása van kevésbé szélsőséges szinteken.
"Tudtuk, hogy létezik ez a korreláció, de itt van állatmodellünk, van egy specifikus génünk, elkezdhetjük feltenni ezeket a mechanikusabb kérdéseket" - mondja. A tanulmány új lehetőségeket nyit a kutatás számára az alvás és az immunrendszer közötti kapcsolat feltárására - magyarázza Cirelli.
Sehgal azt is szeretné tudni, hogy más fajoknak, beleértve az embereket is, van nemuri vagy egy hasonló gén. A nemuri és mikrobákkal küzdő fehérjéjének további tanulmányozása „sokkal jobb alvási gyógyszert” eredményezhet. Oikonomou azt spekulálja, amely talán kevesebb mellékhatással bír, mint a jelenlegi piacon.
