Azt már régóta tudjuk, hogy a gerinces állatok biológiai óráját az agy egy parányi régiója vezérli. Az alvás-ébrenlét ciklus időzítéséért felelős mechanizmusra azonban csak most bukkantak rá a kutatók.
A gerinces állatok bioritmusát vagy biológiai óráját az agy egy apró területe, az úgynevezett hipotalamusz szabályozza idegi és hormonális jelek segítségével. A cirkadián ritmus – azaz az élettani folyamatok nagyjából 24 órás ciklusának – genetikai alapjait alaposan tanulmányozták már egy sor fajon a baktériumoktól az emlősökig, de az alvás-ébrenlét ciklus időzítését meghatározó mechanizmus mindezidáig ismeretlen volt.
Azonos mechanizmus muslicában és egérben
Amerikai kutatók most az ecetmuslicákon tanulmányozták a gerincesek hipotalamuszának megfelelő agyterületet és felfedezték, hogy a nátriumszint napközbeni emelkedése a cirkadián neuronokban a fokozott beáramlás miatt „bekapcsolja azokat” (azaz ébrenlétet vált ki). Ezzel szemben az éjjeli fokozott káliumkiáramlás kikapcsolja őket (vagyis lehetővé teszi az alvást).
A legnagyobb meglepetés azonban az volt számukra, hogy az egérben is megtalálták ugyanezt az alvás-ébrenlét ciklust szabályozó mechanizmust.
Nagyon ősi rendszer
„Az eredmény arra utal, hogy az alvás-ébrenlét ciklusunkat szabályozó mechanizmus nagyon ősi” – magyarázta Ravi Allada, a Northwstern University neurobiológus professzora, a Cell folyóiratban megjelent cikk rangidős szerzője. Úgy tűnik, ez az oszcillációs mechanizmus megőrződött az evolúció több százmillió éve alatt. És ha megtalálható az egérben, akkor valószínűleg megvan az emberben is.”
Biciklihasonlat
A kutatók eredetileg azt akarták megtudni, vajon a cirkadián neuronok változtatják-e az aktivitásukat egy 24 órás periódus folyamán. Meg is figyelték, hogy e sejtek napközben aktívabbak, mint éjszaka.
Következő lépésben azt vizsgálták, mi okozza az aktivitás-eltérést. Ez a munka vezetett a nátrium- és a káliumszint ingadozásának felfedezéséhez.
A kutatók a rendszert egy olyan biciklihez hasonlítják, ahol a két pedál 24 órás ciklusban megy fel és le. Amikor a nátriumszint van fent, a cirkadián neuronok többet tüzelnek, így felébresztik az állatot.
Amikor azután a káliumkiáramlás kezd fokozódni, a neuronok elcsendesednek, ami lehetővé teszi, hogy éjjel aludjon az állat.
Cél a cirkadián óra befolyásolása
„Az igazán bámulatos az, hogy ugyanaz a mechanizmus szabályozza az alvás-ébrenlét ciklust egy rovarban és egy emlősben” – mondta Matthieu Flourakis, a tanulmány vezetője. Az egerek éjszaka, a muslicák nappal aktív életmódú állatok, alvás-ébrenlét ciklusuk szabályozása mégis ugyanaz.”
Következő lépésben a kutatók igyekeznek még jobban megérteni az alvás-ébrenlét szabályozásának hátterében álló folyamatokat. Ez segíthet új gyógyszercélpontok kifejlesztésében a cirkadián óra kiegyensúlyozásához, sőt akár újraindításához olyan embereknél, akik például az utazás miatti időeltolódástól vagy a váltott műszak miatti alvászavaroktól szenvednek. (origo)
Hozzászólás