Сон – особое состояние человека и животных, которое необходимо для восстановления сил, энергии, укрепления иммунной системы, нормализации обмена веществ. Полноценный сон способствует здоровью, а его недостаток провоцирует некоторые заболевания, среди которых ожирение. Ученые давно обратили внимание на связь между лишним весом и хроническим недосыпанием. Люди, которые спят меньше шести часов в сутки, чаще страдают ожирением и диабетом. Происходит это потому, что лишение сна влияет на содержание гормонов «аппетита» − грелина и лептина. Хронически недосыпающие люди едят больше, только организм вместо пополнения запасов энергии пополняет жировые запасы. Казалось бы, все ясно. Но ученые задались вопросом, а могут ли нарушения в метаболизме влиять на сон?
На этот вопрос решили ответить американские исследователи из университета Пенсильвании и университета Невады в Рино. Исследование проводили на микроскопическом черве Caenorhabditis elegans. Этот червь очень удобен для изучения сна, поскольку его нервная система состоит всего из 302 нейронов, два из которых ответственны за сон: они получают сигналы от клеток печени, глаз и других органов и запускают переход ко сну. Ученые выяснили, что метаболизм и сон у C. elegans связаны через белок KIN-29, который регулирует активность генов сна в специальных сенсорных нейронах. У нас тоже есть белок с подобной функцией – SIK.
Ученые предположили, что KIN-29 запускает передачу сигнала от сенсорных нейронов к клеткам печени, вынуждая их расщеплять запасенный жир. Сигнал о пополнении энергетических запасов поступает к нейронам, которые запускают переход ко сну.
Чтобы проверить, так ли это на самом деле, ученые выключили у C. elegans ген KIN-29. Мутантные черви довольствовались непродолжительным сном. У них было низкое содержание АТФ (энергетической валюты организма), несмотря на высокие запасы жира. Когда с помощью генетических манипуляций клетки печени таких червей заставили расщеплять жиры, черви снова могли спать. Бессонница у мутантных червей была вызвана неспособностью использовать свои жировые запасы.
Это исследование объяснило, почему у людей с ожирением проблемы со сном. Оказалось, все дело в нарушении сигнализации между жировыми отложениями и клетками мозга, контролирующими сон.
(PLOS Biology, 2020, 18)