Nová studie poskytuje důležitý pohled na evoluci spánku a na to, jak bychom mohli vytvořit mozek, který nepotřebuje spát. Slepá mexická jeskynní ryba (Astyanax mexicanus) na obrázku nahoře a povrchová ryba na obrázku dole.
Téměř všichni studovaní živočichové potřebují spát, ale jen málo se ví o tom, proč někteří živočichové spí většinu dne, zatímco jiní spí velmi málo. V důsledku života v naprosté a trvalé tmě na malé lokalitě v severovýchodním Mexiku se u drobných slepých jeskynních rybek mexických (Astyanax mexicanus) bez očí vyvinula nespavost a podřimují mnohem méně než jejich příbuzní žijící v řekách. Tyto ryby jsou pro své fascinující vlastnosti studovány již téměř 100 let, přesto je jen málo známo o tom, jak se jejich chování vyvíjí. Vzhledem k nedostatku spánku představují skvělý model pro studium lidských poruch spánku, jako je například nespavost.
Nová studie publikovaná v časopise eLife neurology z Charles E. Schmidt College of Science na Florida Atlantic University přináší nový pohled na evoluci spánku.
Vědci v rámci studie zjistili, že neuropeptid Hypocretin, který se dříve podílel na vzniku lidské narkolepsie, je v mozku jeskynních rybek exprimován ve vyšší míře. Zatímco ztráta Hypocretinu byla prokázána jako příčina narkolepsie u lidí a zvířecích modelů, jeskynní ryby se vyvinuly tak, že mají vyšší hladiny Hypocretinu, což má za následek nespavost.
„Tato zjištění naznačují, že rozdíly v produkci Hypocretinu mohou vysvětlovat rozdíly ve spánku mezi jednotlivými živočišnými druhy, nebo dokonce mezi jednotlivými lidmi,“ řekl doktor Alex Keene, hlavní autor a docent na katedře biologických věd, člen Jupiter Life Science Initiative a člen FAU Brain Institute. „Může to také poskytnout důležitý vhled do toho, jak bychom mohli vytvořit mozek, který nepotřebuje spát.“
Tým vědců pod vedením Keeneho si dal za cíl odhalit mechanismy, které stojí za ztrátou spánku u A. A. Mozarta. mexicanus, aby zjistili více o tom, jak nedostatky v signalizaci hypokretinu souvisejí se změněným spánkem a narkolepsií, chronickou poruchou spánku, která způsobuje ohromující denní ospalost, u různých obratlovců.
Aby toho Keene a jeho tým dosáhli, provedli srovnávací studii mezi povrchovými a jeskynními mozkovými buňkami A. mexicanus. Jejich výsledky ukazují, že počet hypokretinových buněk u jeskynních ryb je výrazně vyšší než u jejich povrchových příbuzných.
Hypokretin, který se dříve podílel na vzniku lidské narkolepsie, je v mozku jeskynních ryb (A. mexicanus) exprimován ve vyšší míře. Mozek povrchových ryb (vlevo) a jeskynních ryb (vpravo) s proteinem Hypocretin podporujícím bdění znázorněným zeleně (dole).
Dále ukázali, že inhibice signalizace Hypocretinu, genetická nebo farmakologická, zvyšuje spánek u jeskynních ryb, zatímco na povrchové ryby má jen velmi malý vliv.
„Hlavní otázkou, která se posouvá vpřed, je, proč Hypocretin funguje u jeskynních ryb jinak,“ řekl Keene. „Chceme pochopit, jakou výhodu poskytuje těmto rybám ztráta spánku v jeskynním prostředí.“
Spolutvůrci studie jsou doktor Erik Duboue, odborný asistent biologických věd na Harriet L. Wilkes Honors College FAU, a doktor David Prober, profesor biologie na Kalifornském technologickém institutu.
„Hypocretin Underlies the Evolution of Sleep Loss in the Mexican cavefish“, je volně přístupná online na adrese https://elifesciences.org/articles/32637.
Tato studie je podpořena cenou 25762 od National Science Foundation pro Keene.
-FAU-
.