Von Organismen so einfach wie Würmer, für diejenigen, die so Komplex wie der Mensch, der Schlaf ist eine grundlegende Notwendigkeit. Aber obwohl geschätzte 50 bis 70 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten leiden an einer chronischen Schlafstörung, die genetischen Mechanismen, die Regeln, den Schlaf des Menschen bleiben schlecht verstanden. Nun, Caltech-Wissenschaftler haben einen genetischen Weg, ist notwendig und ausreichend für die ordnungsgemäße Schlaf in Zebrafisch und scheint auch regulieren Schlaf in den Menschen. Dieser Signalweg reguliert die Ebenen der eine bestimmte neuronale Verbindung, die eines Tages könnte ein therapeutisches Ziel für Schlafstörungen, einschließlich Schlaflosigkeit.
Die Arbeit wurde im Labor von David Prober, professor der Biologie. Ein Papier beschreibt die Forschung erschien in der Zeitschrift Science die Fortschritte im November 13. Prober ist ein verbundenes Mitglied der Fakultät der Tianqiao und Chrissy Chen Institut für Neurowissenschaften am Caltech.
„Mit Ausnahme der Narkolepsie und bestimmte Störungen des zirkadianen Rhythmus, die genetischen Ursachen von menschlichen Schlaf-Störungen und die variation menschlichen Schlaf sind weitgehend unbekannt“, sagt Daniel Lee, Postdoc-Stipendiat in der Prober-Labor und ersten Autor auf dem Papier. „In dieser Arbeit stellen wir die stärksten Beweise, die bisher für einen Mechanismus, der regelt die Schlaf-sowohl in wirbeltiere und Wirbellose, von Mensch zu zebrafischen Spulwürmer. Dies bestätigt, dass der Schlaf ist ein uraltes Verhalten, konserviert durch die evolutionäre Zeit.“
Bei fünf Tage alten zebrafisches durchsichtig sind und über vier Millimeter in der Länge. Sie verbringen die meiste Nacht einschlafen, ähnlich wie beim Menschen. Aufgrund Ihrer Einfachheit in diesem Stadium, Sie sind ein ideales Tiermodell, in dem Sie optimieren die Gene und die neuronalen schaltungen und beachten Sie die nachfolgenden Effekte auf das Schlaf-Verhalten.
In dieser Arbeit werden die team ‚ s focus wurde ein zellulärer Signalweg genannt epidermalen Wachstumsfaktor-rezeptor (EGFR). Ein Signalweg ist eine Art Kommunikationskanal, wie ein radio-Frequenz, die verwendet wird, durch die Zellen zu interpretieren, Signale aus Ihrem Umfeld und stellen interne Veränderungen in der Reaktion. Haben die Zellen verschiedene Signalwege, und der EGFR-Signalweg ist insbesondere wichtig für die Zellen zu entwickeln und zu wachsen. In der Tat, der Weg ist in den meisten Arten von Organismen, von der Hefe bis zum Menschen.
Als EGFR-Signalweg hatte zuvor gezeigt, kritisch zu sein für den Schlaf in dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans und die Fruchtfliege Drosophila melanogaster—zwei Wirbellose Tierarten—das team gefragt, ob es spielt die gleiche Rolle in der Zebrafisch, das sind wirbeltiere wie Menschen. In der Tat, die Forscher fanden, dass die Aktivierung des EGFR-Signalweg im Zebrafisch verursacht, der die Tiere tief schlafen. Die Hemmung der Weg, entweder mit Medikamenten oder durch Modifizierung des gen kodiert für EGFR, beeinträchtigt schlafen, sodass Sie mehr Zeit damit verbracht, wach-und kurzen, fragmentierten Anfälle von Schlaf.
Die Forscher untersuchten dann an genetische Daten von 500.000 Menschen im Vereinigten Königreich und untersucht die Gene, die im Zusammenhang mit der menschlichen EGFR-pathway. Sie fanden heraus, dass Varianten in einigen dieser Gene sind im Zusammenhang mit der Veränderung in der Schlafqualität und-Quantität.
„Unsere experimentellen Ansatz identifiziert und validiert eine genetische Signalweg zugrunde liegt, dass einige der beobachteten variation in human sleep“, sagt Lee.
Die Arbeit könnte führen zu besseren Therapien für Schlafstörungen. Die Forscher fanden, dass EGFR-fördert Schlaf durch die Regelung des Niveaus eines bestimmten neuronalen Chemikalie namens Neuropeptid-VF, und Rezeptoren für Neuropeptid-VF nebenbei auch noch gute Kandidaten für die Ausrichtung mit Drogen. Eines Tages, Schlafstörungen können behandelt werden mit Medikamenten Einfluss Neuropeptid-VF-Signalisierung.