Исследователи из Джона Хопкинса сообщают о неожиданном присутствии в мозгу мышей типа нейрона, который, по-видимому, играет центральную роль в обеспечении сна, отключая нейроны, способствующие бодрствованию. По их словам, недавно идентифицированные клетки мозга, расположенные в части гипоталамуса, называемой zona incerta, могут предложить новые лекарственные мишени для лечения расстройств сна, таких как бессонница и нарколепсия, вызванных дисфункцией нейронов, регулирующих сон.
Резюме исследования, опубликованное 31 августа в журнале Nature, описывает нейроны, которые экспрессируют ген под названием Lhx6. Клетки, экспрессирующие Lhx6, ранее не наблюдались в этой области мозга и, по-видимому, связывают внутреннюю зону мозга с областями мозга, которые контролируют сон и бодрствование. "Поскольку гипоталамус – это древняя система, которая относительно хорошо сохранилась в процессе эволюции от рыб до человека, понимание его генетики и химии у мышей должно расширить наши знания о том, что происходит в мозгу людей," говорит Сет Блэкшоу, доктор философии.D., профессор нейробиологии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса, ведущий автор исследования.
Lhx6 – это ген, который необходим для образования нейронов, подавляющих другие нейроны. "Мы знаем, что клетки в других областях мозга используют Lhx6, и что этот ген жизненно важен для правильного развития этих областей. Например, нарушение экспрессии Lhx6 может привести ко многим заболеваниям, включая тяжелую эпилепсию," говорит Блэкшоу. Известная функция этого гена в других клетках побудила исследователей изучить, играют ли нейроны, экспрессирующие Lhx6, роль в ингибировании нейронов, способствующих бодрствованию.
Нормальный сон состоит из двух частей: быстрое движение глаз (REM) и небыстрое движение глаз (non-REM). REM-сон – это то место, где чаще всего происходит сновидение, в то время как медленный сон считается более глубоким и менее активным. Обе части необходимы для здорового и спокойного сна.
Чтобы проверить роль нейронов, экспрессирующих Lhx6, в регуляции этих частей сна, исследователи использовали искусственные рецепторы, называемые дизайнерскими рецепторами, которые активируются исключительно дизайнерскими препаратами, чтобы увеличить активность этих нейронов у мышей, и наблюдали за их поведением. Когда нейроны были активированы, исследователи наблюдали увеличение как быстрого, так и не-быстрого сна в течение восьми часов после лечения.
Одна популяция клеток, связанных с клетками, экспрессирующими Lhx6, представляет собой нейроны, которые, как известно, секретируют гипокретин, сигнал, который способствует и поддерживает бодрствование и который нарушается при нарколепсии. Используя препараты, которые блокируют действие гипокретина, исследователи затем показали, что увеличение продолжительности быстрого сна, наблюдаемое после активации Lhx6-экспрессирующих клеток, зависело от гипокретина, но что увеличение продолжительности быстрого сна не происходило. "Это показывает, что Lhx6 ингибирует не только клетки, продуцирующие гипокретин, но и другие типы клеток, способствующих бодрствованию," говорит первый автор исследования, Кай Лю, аспирант исследовательского центра Solomon H. Снайдера, Отделение нейробиологии, Медицинский факультет Университета Джона Хопкинса. Чтобы дополнительно проверить влияние клеток, экспрессирующих Lhx6, на эти стимулирующие бодрствование нейроны, исследователи нарушили как их формирование, так и подавили их активность. "Получение аналогичного результата путем ингибирования активности этих нейронов дает более убедительные доказательства того, что клетки, экспрессирующие Lhx6, действительно необходимы для контроля сна," говорит Лю. Эти мыши спали гораздо меньше времени, показывая уменьшение как быстрого, так и не-быстрого сна.
"Тот факт, что эти нейроны, экспрессирующие Lhx6, способствуют как быстрому, так и быстрому сну, отличает их от других регулирующих сон клеток. Они представляют собой новую мишень для лечения широкого спектра нарушений сна," говорит Блэкшоу.
Блэкшоу говорит, что клетки в этой части мозга обычно контролируют несколько типов поведения. "Было бы интересно узнать, имеют ли эти клетки функции помимо регуляции сна."