کشف یکی از عوامل اصلی اختلال در چرخه خواب و بیداری

به گزارش حلقه وصل به نقل از مدیکال اکسپرس، همه موجودات زنده تحت ریتم بیولوژیکی داخلی هستند که بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی را کنترل می‌کند. به ویژه در انسان، این ساعت داخلی از یک چرخه ۲۴ ساعته پیروی می‌کند و حتی در غیاب عوامل محرک خارجی مانند تغییر در نور یا دما رخ می‌دهد. با استفاده از ارگانیسم مدل ژنتیکی Drosophila melanogaster، تیمی از دانشگاه ژنو (UNIGE) سوئیس کشف کردند که ژن Nf۱ برای تنظیم چرخه خواب و بیداری ضروری است. این ژن همچنین در بیماری ژنتیکی شایع در انسان یعنی نوروفیبروماتوز نقش دارد که منجر به تشکیل تومور در سیستم عصبی می‌شود. این کشف می‌تواند به توضیح برخی از علائم مشاهده شده در بیماران مبتلا به این بیماری، به ویژه اختلال در خواب، کمک کند. این اثر را می‌توانید در مجله Nature Communications بخوانید.

اکثر عملکردهای بیولوژیکی ارگانیسم مانند چرخه خواب و بیداری، دمای بدن، ضربان قلب، فشار خون، تولید هورمون، اما همچنین توانایی‌های شناختی، خلق و خو و حافظه با ریتم شبانه روزی، یک چرخه ۲۴ ساعته تنظیم می‌شود؛ بنابراین به لطف این ساعت داخلی، که در انسان در هیپوتالاموس قرار دارد، این است که ما از صبح تا پایان روز بیشتر بیدار هستیم، دمای بدن ما در طول روز به طور قابل توجهی بالاتر است و انقباضات روده‌ای در شب کمتر است.

همه گونه‌های جانوری و گیاهی ریتم شبانه روزی خود را دارند و آزمایشگاه امی ناگوشی، پروفسور گروه ژنتیک و تکامل در دانشکده علوم UNIGE، از Drosophila، مگس کوچک یافت شده روی میوه رسیده، برای مطالعه دقیق مکانیسم‌ها استفاده می‌کند که این ساعت‌های داخلی را تنظیم می‌کند. Drosophila یک مدل انتخابی برای تحقیقات ژنتیکی است: نه تنها می‌توان مگس و ژنوم آن را به راحتی در آزمایشگاه دستکاری کرد، بلکه بسیاری از ژن‌ها بین مگس و موجودات عالی حفظ می‌شوند که اغلب این امکان را برای گسترش دامنه اکتشافات از میوه به انسان فراهم می‌کنند. 

نظارت بر خواب مگس میوه

با استفاده از حسگرهای مادون قرمز که حرکت مگس‌های موجود در لوله‌ها را تشخیص می‌دهد، دانشمندان می‌توانند چرخه خواب و بیداری آن‌ها را به راحتی تجزیه و تحلیل کنند. در طول یک دوره ۲۴ ساعته، مگس‌ها حدود ۱۰ ساعت در شب می‌خوابند، سپس تمام روز فعال هستند، به جز یک چرت زدن حدود ۴ تا ۵ ساعت. زیست شناسان به مگس‌هایی علاقه‌مند بودند که دارای چرخه خواب و بیداری هستند و ناحیه خاصی از مغز آن‌ها، به دلیل شکل مشخص، «بدن قارچ» نامیده می‌شود. آن‌ها بیان ژن‌ها را در این ناحیه از مغز Drosophila سالم تجزیه و تحلیل کردند.

لانکا لاگو سولیس، محقق گروه ژنتیک توضیح می‌دهد: ما یک ژن Nf۱ را شناسایی کردیم که بیان آن با توجه به مراحل خواب و بیداری مگس متغیر است: بیان آن هنگامی که مگس‌ها بیدار هستند افزایش می‌یابد، در حالی که در هنگام خواب کاهش می‌یابد. برای تایید ارتباط بین این ژن و ریتم شبانه روزی، زیست شناسان مگس‌هایی را مشاهده کردند که بدون در نظر گرفتن زمان روز، این ژن را ضعیف بیان می‌کنند. این مگس‌ها کاملاً بی نظم هستند و مراحل خواب آن‌ها بسیار بیشتر است.

ارتباط احتمالی با نوروفیبروماتوز

به گفته امی ناگوشی پروتئین NF۱ بالادست یک آبشار تنظیم کننده است که باعث آزاد شدن کلسیم می‌شود که برای فعال شدن سلول‌های عصبی در بدن قارچ مغز ضروری است. بیان Nf۱ باعث فعالیت بیشتر نورون‌ها در این ناحیه از مغز در طول روز نسبت به شب شده و در نتیجه باعث بیداری در روز می‌شود. همولوگ انسانی Nf۱ ژنی است که از ایجاد تومور در سیستم عصبی جلوگیری می‌کند. هنگامی که فرد جهشی در ژن Nf۱ حمل می‌کند، دچار نوروفیبروماتوز می‌شود، یک بیماری ژنتیکی شایع که مستعد ایجاد تومورهای سیستم عصبی است. یکی از علائم بیماران مبتلا به نوروفیبروماتوز اختلال خواب است و کشف نقش بالقوه Nf۱ در این پدیدهجالب خواهد بود.