پیشرفت هایی در روشن ساختن تنظیم خواب و بیداری در سطح مدار عصبی حاصل شده است. با این حال، مسیرهای سیگنال دهی درون سلولی که خواب را تنظیم می کنند و گروه های عصبی که این مکانیسم های درون سلولی در آنها کار می کنند تا حد زیادی ناشناخته باقی می مانند.
یک مطالعه جدید توسط دانشمندان از دانشگاه تسوکوبا از یک رویکرد ژنتیکی رو به جلو در موش‌ها استفاده کرد و یک مسیر سیگنالینگ را در سلول‌های مغز نشان داد که طول و عمق خواب را تنظیم می‌کند.
به طور خاص، آنها جهش های ژنتیکی را در موش ها و اینکه چگونه این جهش ها بر الگوهای خواب آنها تأثیر می گذارد، بررسی کردند. آنها سپس جهشی را شناسایی کردند که به موش ها منجر شد خیلی بیشتر خوابیدن و عمیق تر از حد معمول
دانشمندان دریافتند که سطوح پایین آنزیم هیستون داستیلاز 4 (HDAC4) که به عنوان محدودکننده بیان ژن‌های هدف شناخته می‌شود، دلیل این امر است.
نویسنده ارشد این مطالعه، پروفسور هیروماسا فوناتو، گفت: ما روی پروتئینی به نام کیناز 3 القایی با نمک متمرکز شدیم که با نام SIK3 شناخته می شود و HDAC4 را فسفریله می کند. قبلاً متوجه شدیم که این پروتئین اثرات قوی بر خواب دارد.
دانشمندان دریافتند که موش ها زمانی که SIK3 وجود نداشت یا زمانی که HDAC4 برای مهار فسفوریلاسیون تغییر می کرد، کمتر می خوابیدند. موش ها زمانی که شکل فعال تری از SIK3 داشتند، به طور قابل توجهی بیشتر می خوابیدند که فسفوریلاسیون HDAC4 را افزایش می داد. آنها همچنین پروتئین دیگری به نام LKB1 را کشف کردند که SIK3 را فسفریله می کند و در صورت کمبود، اثرات قابل مقایسه ای برای مهار خواب دارد.
پروفسور ماساشی یاناگیساوا، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «یافته‌های ما نشان‌دهنده یک مسیر سیگنالینگ در داخل است سلول های مغز از LKB1 به SIK3 و سپس به HDAC4. این مسیر منجر به فسفوریلاسیون HDAC4 می شود که خواب را بهبود می بخشد، احتمالاً به این دلیل که بر بیان آن تأثیر می گذارد. ژن های تقویت کننده خواب"
دانشمندان تحقیقات بیشتری برای تعیین اینکه کدام سلول های مغز در این شبکه ها خواب را کنترل می کنند، انجام دادند. این امر مستلزم تغییر غلظت SIK3 و HDAC4 در انواع و بخش‌های مختلف سلول‌های مغزی بود. یافته‌ها نشان داد که سیگنال‌دهی در هیپوتالاموس، کمیت خواب عمیق را کنترل می‌کند و سیگنال‌دهی در سلول‌های قشر مغز، عمق خواب را کنترل می‌کند. نورون های تحریک کننده، که می توانند دیگران را تحریک کنند نورون هامشخص شد که در هر دو ناحیه مغز بسیار مهم است.
این نتایج یک بینش اساسی در مورد نحوه تنظیم خواب ارائه می دهد که به طور بالقوه می تواند منجر به درک بیشتر اختلالات خواب و همچنین توسعه درمان های جدید شود.
مرجع مجله:
- Kim, S.J., Hotta-Hirashima, N., Asano, F. et al. سیگنال دهی کیناز در نورون های تحریکی، کمیت و عمق خواب را تنظیم می کند. طبیعت 612، 512–518 (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05450-1
