Immunogén szomnogének

A biológiai órától függetlenül működő, alvást kiváltó molekulák létére egy 1909-es japán kísérlet hívta fel a figyelmet: Kuniomi Ishimori alvásmegvonásban szenvedő kutyákból vett gerincvelő-folyadékot juttatott pihent állatokba, amelyek hamarosan mély álomba merültek. Míg a biológiai órától és a ciklikus hormonszekréciótól függő alvást számos kutatás vizsgálja, az ébrenlét alatt felhalmozódó szomnogénekkel kapcsolatban még ma is igen kevés a tudásunk. Az energiát biztosító ATP lebontása révén keletkező adenozinról már bebizonyosodott, hogy speciális szomnogén hatása van (a kisebb agyi aktivitással járó non-REM alvás mennyiségét növeli), azonban az adenozin molekuláris mechanizmusának vizsgálata arra is felhívta a figyelmet, milyen komplex a szomnogének működése: számos kudarcos vizsgálat után a közelmúltban derült ki, hogy az adenozinnak legalább kétfajta receptora van, amelyek közül az egyik serkentő, míg a másik gátló hatású. A serkentő adenozin-receptor olyan agyi területek idegsejtjein található, amelyek segítik az alvást, a gátló hatású receptor pedig az ébrenlét alatt aktív neuronok felszínén fordul elő.

Most Hirofumi Toda és munkatársai, a University of Pennsylvania kutatói találtak egy újabb, szintén komplex működésű szomnogént, amiről kiderült, hogy speciálisan a fertőzések során serkenti az alvást (A sleep-inducing gene, nemuri, links sleep and immune function in Drosophila; Science). A kutatók a szomnogént és a termeléséért felelős gént a japán alvás szó után nemuri-nak nevezték el.

Toda és munkatársai olyan géneket kerestek, amelyek bekapcsolódva álmosabbá teszik a kísérleti állatokat. Ennek érdekében genetikai beavatkozással létrehoztak 8000 különböző gyümölcslégy-vonalat, amelyekben egy aktiváló kémiai szer elfogyasztása hatására aktívvá vált a 8000 vizsgált gén egyike. A gyümölcslégy-vonalakat egyenként monitorozva infravörös fénnyel rögzíthető volt, hogy az állatok mennyit mozognak, azaz mennyit vannak ébren. Mint a kutatásról beszámoló The Atlantic-cikkben a kutatást vezető Amita Sehgal elmondja, a monumentális erőfeszítést igénylő munka sikerrel járt, és a 8000 lehetséges gén közül egyről kiderült, hogy növeli az alvásmennyiséget. A gént korábban még nem vizsgálták, így a kutatók először nem is tudták, hogy az mire szolgál.

A további vizsgálatokban igazolták, hogy a koffeinnel etetett vagy a kémcsövekben rendszeresen rázott, ezért alvásmegvont legyekben a nemuri gén aktívabbá válik az agy egy speciális neuroncsoportjában. Ha a kutatók bekapcsolták a nemuri gént az állatokban, azok nemcsak 20-30%-kal többet aludtak, de mélyebben is, mint normál társaik: nehezebben lehetett őket felébreszteni. (Mint a kutatók megjegyzik, első alkalommal sikerült olyan gént találni, aminek az aktivitás-fokozódása növeli az alvást.)

A Science-cikk arra is felhívja a figyelmet, hogy minden bizonnyal más szomnogének is létezhetnek, mivel a nemuri gén (CRISPR-módszerrel történő) deaktiválása nemcsak hogy nem tette lehetetlenné az állatok alvását, de még csak nem is csökkentette az alvásmennyiségüket. Mindazonáltal, a deaktivált nemuri génnel rendelkező állatokat sokkal könnyebb volt felébreszteni és nehezebben aludtak el, mint normál társaik. Az eredmények tükrében Sehgal kifejti: a nemuri szerepe valószínűleg csekély a normál alvás során, azonban különösen fontossá válik stressz, alvásdepriváció és betegség idején. Erre utal az is, hogy munkatársaival Sehgal azt is kimutatta, a nemuri-fehérje antimikrobiális hatású, továbbá hogy az aktivált nemuri génnel rendelkező állatok betegség esetén hosszabb ideig aludtak, mint normál társaik (a deaktivált nemuri génnel rendelkezők rövidebb ideig). A kettős szerepű szomnogének tehát minden bizonnyal az immunrendszernek is részét képezik, és az alvás segítése mellett direkt módon is küzdenek a fertőzések ellen.

Mint Sehgal elmondja, a gyümölcslegyek kutatása már korábban is segített az ember alvás-ébrenléti viszonyainak megértésében: 25 évvel ezelőtt Sehgal Michael Young laborjában dolgozva részt vett annak kimutatásában, hogy a legyek „timeless/időtlen” névre keresztelt génje kontrollálja az állatok napi ciklusát. Akkoriban még nem volt ismert a gén humán megfelelője, azonban a későbbiekben megtalálták, és bebizonyosodott, hogy az számos fontos betegség kialakulásában közreműködik. Young 2017-ben többek között ezért a munkáért részesült Nobel-díjban.

A The Atlantic felhívja a figyelmet egyes klinikai szempontokra is, és kifejti: kórházi ellátás során gyakori az alvászavar, és a betegeket gyakran ébresztik fel az éjszaka során, ami az immunfunkció és a vérnyomás-kontroll romlásához, hangulatzavarokhoz vezethet. Az ébresztések egy része szükséges a megfelelő ellátáshoz, azonban jelentős részük (Melissa Bartick vizsgálatai szerint a kórházi alvászavarok 38%-a) jobb szervezéssel és alvásprotokoll használatával elkerülhető volna, így az akut betegség miatt ápoltak a jobb alvás miatt jobban is gyógyulnának.