Сонливость после обильного приема пищи – это то, что мы все испытываем, и новое исследование с участием плодовых мушек предполагает, что более высокое содержание белка и соли в нашей пище, а также объем потребляемой пищи могут привести к более длительному сну.
В статье в журнале eLife ученые из Исследовательского института Скриппса, США, впервые нашли способ изучить «пищевую кому» у плодовой мушки Drosophila melanogaster и объяснили некоторые причины этого явления.
Они создали систему, которая может измерять как сон, так и пищевое поведение отдельных плодовых мух, и обнаружили, что во многом так же, как и люди, животные спят дольше после обильной еды. Дальнейшие исследования также показали, что определенные виды пищи могут способствовать сну после еды.
"У дрозофилы существует хорошо документированное взаимодействие между сном и метаболизмом, при котором мухи подавляют сон или повышают свою активность, когда голодают," говорит старший автор Уильям Джа, доктор философии, доцент кафедры метаболизма и старения в Scripps Florida. "Однако острые эффекты потребления пищи на сон еще не исследованы, в основном потому, что для этого не существовало системы."
Чтобы лучше понять эту взаимосвязь, Джа и его команда создали CAFE для записи активности (ARC), первую систему для мух, которая позволяет визуально отслеживать потребление пищи и движения животных. Записи поведения плодовых мушек с помощью этой системы показывают, что после еды животные спят больше, прежде чем вернуться в нормальное состояние бодрствования. Период сна обычно длится от 20 до 40 минут, при этом мухи, которые едят большие порции, обычно спят больше.
Чтобы определить, могут ли отдельные питательные вещества влиять на сон после еды, команда дала мухам еду, состоящую из белка, соли или сахара. Они обнаружили, что только белок и соль являются эффекторами послеродового сна, предполагая, что эта форма сна действительно может регулироваться определенными типами пищи.
"Затем мы попытались определить нейронный механизм, с помощью которого кормление влияет на сон после еды," объясняет первый автор Кейт Мерфи. "Используя генетические инструменты для включения и выключения нейронов в мозгу мух, мы были удивлены, обнаружив ряд цепей, которые играют роль в контроле этого поведения."
Предыдущее исследование показало, что нейроны лейкокинина (Lk) участвуют в регуляции размера еды, что указывает на то, что эта система действует быстро во время кормления, сигнализируя о смене поведения. Основываясь на этой работе, авторы настоящего исследования демонстрируют, что система Lk играет роль в сне после еды.
"Подмножество нейронов рецептора лейкокинина (Lkr) было необходимо для инициации сна после еды в присутствии белка, специфически," Мерфи говорит. "Хотя мы ожидали, что мухи с дефектом восприятия протеина будут спать после еды так же, как и те, которых кормили только сахарозой, мы обнаружили вместо этого, что у них была реакция бодрствования. Наш анализ показывает, что употребленный в пищу белок способствует как засыпанию, так и бодрствованию, и что бодрствование уравновешивается нейронной активностью Lkr."
Они также обнаружили, что другие мозговые цепи чувствительны к внутренним часам плодовой мушки, снижая сонливость после еды только в сумерках. Объединив эти результаты, команда пришла к выводу, что сонливость после еды можно регулировать разными способами как у мух, так и у людей.
"ARC обеспечивает отправную точку для будущих исследований, направленных на выявление точных генов и цепей, которые позволяют размеру пищи, белку и соли вызывать сон," Джа добавляет. "Поскольку сон – это уязвимое состояние для животных в природе, будет интересно узнать, почему необходим дневной сон после еды."