I ricercatori Wisconsin Identificare sonno Gene

Aprile 17, 2016 Admin Salute 0 1
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MADISON - Azzeramento in sui meccanismi di base cellulari di sonno, i ricercatori della University of Wisconsin Medical School hanno identificato per la prima volta una singola mutazione genetica che ha un potente effetto sulla quantità di tempo moscerini della frutta di sonno.

Nel suo stato normale, il gene Drosophila (mosca della frutta), chiamato Shaker, produce un canale ionico che controlla il flusso di potassio nelle cellule, un processo che colpisce criticamente, tra le altre cose, l'attività elettrica dei neuroni. Una manciata di studi recenti suggeriscono che i canali del potassio sono coinvolti nella generazione del sonno nell'uomo.

Segnalato al 28 aprile di Nature, i punti trovandosi a nuovi approcci per il trattamento delle irregolarità del sonno negli esseri umani, dalla promozione del sonno ristoratore a prolungare lo stato di veglia.




"Questa ricerca offre la possibilità di sviluppare una nuova classe di composti che potrebbero influenzare i canali del potassio nel cervello piuttosto che altri sistemi chimici cerebrali mirati attualmente," dice l'autore il Dott Chiara Cirelli, assistente professore di psichiatria alla UW Medical School.

UW-Madison professore di genetica Barry Ganetsky, probabilmente l'esperto mondiale sul gene Shaker, era un collaboratore dello studio. Dr. Giulio Tononi, UW Medical School professore di psichiatria, è stato l'autore maggiore sulla carta.

La maggior parte delle persone dormono sette-otto ore a notte, e se sono privati ​​del sonno, la loro performance cognitive soffre molto. Tuttavia, alcune persone fare bene con solo tre o quattro ore di sonno, una caratteristica che sembra funzionare in famiglie.

"Abbiamo voluto determinare quali geni alla base di questo fenomeno, al fine di far luce sui meccanismi e le funzioni del sonno", spiega Tononi.

Lo studio si concentra su Wisconsin fattori che controllano la durata del sonno rispetto ai tempi di quando si verifica il sonno, che è regolato dal sistema circadiano, Tononi note. "I meccanismi molecolari fondamentali che controllano la tempistica circadiano del sonno sono ben compresi, ma i dettagli circa il meccanismo omeostatico che regola la quantità di sonno sono stato poco chiaro," dice.

In quattro anni, la ricerca round-the-clock, i ricercatori proiettati 9.000 moscerini della frutta mutate, molti dei quali forniti da laboratorio di Ganetsky, e ha trovato una linea di quelli che dormono un terzo la quantità di mosche normali. Mettere attraverso una serie di test, in linea di breve sonno, chiamato minisleep (MNS), sono stati trovati a operare normalmente e non sembra essere compromessa da privazione del sonno. Il MNS mosche, però, ha avuto durata della vita più breve.

Dopo il test, i ricercatori hanno notato che agita nelle gambe delle mosche ', come gli insetti recuperati da anestesia. L'osservazione ha portato la squadra a concentrarsi sul gene Shaker, che produce questo effetto. Tuttavia, il lavoro principale di Shaker in mosche e nel suo equivalente negli esseri umani - è quello di controllare l'eccitabilità delle membrane cellulari.

L'analisi genetica delle mosche MNS, condotti da Daniel Bushey, un borsista post-dottorato a lavorare con il team di Tononi, ha rivelato che i loro geni Shaker contenevano una singola mutazione aminoacidi. A causa della mutazione, un canale ionico funzionale non potrebbe essere formato sulla membrana cellulare e potassio, pertanto non poteva fluire attraverso di essa.

Quando i ricercatori hanno prima testato le mosche con il gene Shaker, hanno scoperto che alcuni di loro con altre mutazioni erano dormienti normali. Ma queste mosche sono diventate brevi traversine quando i ricercatori hanno rimosso modificatori genetici dal loro genoma.

"Questo ci ha detto che le forze genetiche spingere con forza contro questo fenotipo per renderlo inefficace", dice Cirelli. "Essere un breve dormiente non è probabilmente una buona cosa. Sappiamo che la mutazione MNS colpisce la mortalità, ma non siamo sicuri di come."

In studi precedenti, il team di Tononi ha scoperto che i moscerini della frutta, di fatto, il sonno.

"Più comportamenti guardiamo, in termini di sonno, più troviamo che dormono nella frutta mosche è molto, molto simile a dormire nei mammiferi", dice Cirelli.

Come gli esseri umani, moscerini della frutta in generale sono tranquillo e immobile per un periodo da sei a 12 ore ogni notte e perdono gran parte della loro capacità di rispondere agli stimoli, i ricercatori hanno trovato. Quando privato del sonno, gli esseri umani e le loro controparti alati rimbalzano sulla seguente notte dormendo più a lungo e più profondamente. Vola anche dormire più in gioventù che più tardi nella vita, quando il loro sonno è frammentato, come con gli esseri umani.

In altri studi, gli scienziati hanno anche osservato che la caffeina ha gli stessi effetti stimolanti sul sonno umano e volare, e che i geni simili sono espressi in entrambe le specie quando sono sveglio e addormentato. Il team di Tononi ha anche condotto EEG sulla linea e ha trovato prove delle stesse modifiche elettrofisiologiche che si verificano durante il sonno e la veglia, come negli esseri umani.

"I cambiamenti elettrici negli esseri umani un aspetto diverso che fanno in linea perché i nostri cervelli sono organizzati in modo diverso", dice Cirelli. "Ma gli EEG hanno mostrato cambiamenti elettrofisiologici significare che le mosche dormivano e sveglio."

Nei mammiferi i cambiamenti producono onde Hallmark, o oscillazioni di gruppi di neuroni, facilmente rilevati da EEG. Le onde sono più lenti durante il sonno profondo e più veloce durante i periodi di veglia. Un modo di ottenere dalla velocemente allo stato lento è aprendo canali ionici, permettendo di potassio di fluire attraverso di loro.

"La nostra ipotesi è che se non si dispone di canali di potassio, non sarà possibile ottenere onde lente", dice Cirelli. "La membrana cellulare rimarrà attivato, evitando lunghi periodi di sonno profondo e non-REM."

I ricercatori dicono che la ricerca mosca si traduce per l'uomo ancora più di quanto pensato che sarebbe. "Gli esseri umani hanno lo stesso tipo di geni e canali del potassio. E sappiamo che le onde lente devono essere generati da cambiamenti nella eccitabilità delle membrane cellulari dei neuroni", dice Cirelli.

"Cambiamenti di potassio può avere un effetto enorme sul sonno negli esseri umani."

Il sonno è un'attività molto complessa e probabilmente coinvolge molti geni, alcune delle quali sono più influenti di altri, dice Cirelli. "Crediamo che questo gene è molto potente perché agisce sulla via finale comune e ha la capacità di cambiare l'eccitabilità dei neuroni."

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