Голодный человек не может уснуть из-за того, что в регуляции сна участвуют те же самые гены, что и в жировом обмене. Биологам удалось вычислить их и объяснить механизм голодной бессонницы.
Сон необходим всем животным. Без сна у них начинаются нарушения уровня глюкозы, снижаются чувствительность к инсулину и иммунитет, расстраивается сознание. Недосып может довести даже до смерти. Чтобы предотвратить печальный исход, организм при малейшей возможности отсыпается -- так проявляется гомеостаз сна. Разобраться в его природе решили ученые из Университета имени Вашингтона в Сент-Луисе (Washington University in St. Louis).
Голодные бессонные мухи
Так как природа сна универсальна, биологи работали на мухах-дрозофилах. Исследователи разработали специальный прибор, который лишал насекомых сна: он постоянно переворачивал пробирку с мухами.
Можно создать условия, когда им это не потребуется – для этого их надо посадить на голодную диету. Мухи, которых не кормили в течение 7 часов, не могли спать, но после такой экзекуции возвращались к обычному ритму жизни без последствий. Предельное время, которое голодные мухи могли провести без сна, также увеличилось – с 10 часов до 28 часов.
Голодные дрозофилы меньше хотят спать
Ученые решили посмотреть, как скажется лишение сна на способность мух к обучению. Дрозофил обучали в Т-образном лабиринте различать светлую и темную камеры. Насекомые усваивали, что светлую камеру надо избегать, так как она связана с горьким вкусом хинина. После 7-часовой бессонницы сытые мухи совершали в два с половиной раза больше ошибок, чем контрольные. Зато голодные решали задачу так же правильно, как и сытые выспавшиеся.
Чтобы убедиться в правильности результатов, ученые повторили их на трех разных линиях мутантных мух и пришли к однозначному выводу: лишение сна в обычных условиях требует компенсации и нарушает обучение, а лишение сна на фоне голода последствий не вызывает.
Чтобы разобраться в биохимической взаимосвязи сна и голода, биологи оценили содержание жиров у мутантных мух cyc01: оказалось, у них по сравнению с контрольной линией запасы жира в организме повышены. Возникло предположение, что защитный механизм голода объясняется усиленным расщеплением жиров. Предположение удалось проверить: у мух заблокировали биохимический путь окисления свободных жирных кислот в митохондриях. Голод тут же перестал спасал насекомых от дефицита сна. Так что им после бессонницы пришлось усиленно высыпаться. Так ученые пришли к гипотезе, что на гомеостаз сна влияет жировой баланс организма.
Гены метаболизма жиров влияют на сон
Осталось найти гены, которые обеспечивают этот механизм. Логично предположить, что речь идет о генах, связанных с метаболизмом жиров. Так что биологи изучили два гена, которые диаметрально противоположно влияют на потребность во сне -- bmm и LSD2. Мутанты по гену bmm страдали ожирением. Как показал опыт, им требовалось больше сна для восстановления, чем контрольным мухам. Мутанты по гену LSD2 отличались худобой. Их активность и способность решать задачи не снизилась. То есть, отсутствие этого гена привело к такому же эффекту, что и голодание.
Ген LSD2 запасает в клетках жировые капли. И если ген не работает, жир интенсивно расщепляется и окисляется в митохондриях. Что и позволяет организму устоять перед недостатком сна. «С эволюционной точки зрения это имеет большой смысл для выживания в дикой природе, -- объясняет Мэтью Тимган (Matthew S.Thimgan), первый автор статьи, опубликованной в журнале PloS Biology. -- Если вы голодаете, то вам важно находиться в активном состоянии, чтобы найти пищу быстрее, чем ваши конкуренты».
Статистика показывает, что люди, ограничивающие себя в еде, меньше нуждаются во сне. Возможно, диеты действительно помогают пережить недостаток сна без последствий. Обратное вряд ли верно. Кстати, недосыпание при обычном режиме питания, как неоднократно показано, ведет к ожирению.
