Tiến bộ đã được thực hiện trong việc làm sáng tỏ sự điều hòa giấc ngủ và sự tỉnh táo ở cấp độ mạch thần kinh. Tuy nhiên, các con đường truyền tín hiệu nội bào điều chỉnh giấc ngủ và các nhóm tế bào thần kinh mà các cơ chế nội bào này hoạt động vẫn chưa được biết rõ.
Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học thuộc Đại học Tsukuba đã sử dụng phương pháp di truyền tiến về phía trước ở chuột và tiết lộ đường dẫn tín hiệu bên trong các tế bào não điều chỉnh độ dài và độ sâu của giấc ngủ.
Đặc biệt, họ đã kiểm tra các đột biến gen ở chuột và chúng ảnh hưởng như thế nào đến giấc ngủ của chúng. Sau đó, họ xác định được một đột biến khiến chuột ngủ lâu hơn nhiều và sâu sắc hơn bình thường.
Các nhà khoa học nhận thấy hàm lượng enzyme histone deacetylase 4 (HDAC4) thấp, được biết là có tác dụng hạn chế sự biểu hiện của gen mục tiêu, được phát hiện là nguyên nhân gây ra hiện tượng này.
Tác giả cao cấp của nghiên cứu, Giáo sư Hiromasa Funato, cho biết, “Chúng tôi tập trung vào một loại protein có tên là kinase 3 cảm ứng muối, hay còn gọi là SIK3, có tác dụng phosphoryl hóa HDAC4. Trước đây chúng tôi phát hiện ra rằng loại protein này có tác dụng mạnh mẽ đối với giấc ngủ.”
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng chuột ngủ ít hơn khi vắng mặt SIK3 hoặc khi HDAC4 bị thay đổi để ức chế quá trình phosphoryl hóa. Những con chuột ngủ nhiều hơn đáng kể khi chúng có dạng SIK3 hoạt động mạnh hơn, làm tăng quá trình phosphoryl hóa HDAC4. Họ cũng phát hiện ra một loại protein khác, LKB1, giúp phosphoryl hóa SIK3 và khi thiếu, nó có tác dụng ức chế giấc ngủ tương đương.
Đồng tác giả nghiên cứu, Giáo sư Masashi Yanagisawa cho biết, “Phát hiện của chúng tôi chỉ ra một con đường truyền tín hiệu bên trong tế bào não từ LKB1 đến SIK3 rồi đến HDAC4. Con đường này dẫn đến sự phosphoryl hóa HDAC4, chất thúc đẩy giấc ngủ, rất có thể là do nó ảnh hưởng đến sự biểu hiện của gen thúc đẩy giấc ngủ".
Các nhà khoa học đã nghiên cứu sâu hơn để xác định tế bào não nào trong mạng lưới này kiểm soát giấc ngủ. Điều này đòi hỏi phải thay đổi nồng độ SIK3 và HDAC4 trong các loại và bộ phận tế bào não khác nhau. Các phát hiện cho thấy tín hiệu ở vùng dưới đồi kiểm soát thời lượng giấc ngủ sâu và tín hiệu ở tế bào vỏ não kiểm soát độ sâu của giấc ngủ. Các tế bào thần kinh kích thích, có thể kích thích các tế bào khác tế bào thần kinh, được phát hiện là rất quan trọng ở cả hai vùng não.
Những kết quả này cung cấp cái nhìn sâu sắc cần thiết về cách điều hòa giấc ngủ, điều này có khả năng dẫn đến sự hiểu biết sâu sắc hơn về rối loạn giấc ngủ cũng như phát triển các phương pháp điều trị mới.
Tạp chí tham khảo:
- Kim, SJ, Hotta-Hirashima, N., Asano, F. và cộng sự. Tín hiệu Kinase trong tế bào thần kinh kích thích điều chỉnh số lượng và độ sâu của giấc ngủ. Thiên nhiên 612, 512–518 (năm 2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05450-1
