Ein Freund kann Ihnen eine gute Nachtruhe empfehlen, wenn Sie sich krank fühlen. Dieses einfache Mittel basiert eigentlich auf der Wissenschaft - und eine neue Studie zeigt, dass es zumindest in Fruchtfliegen in DNA eingebettet sein könnte.
Es gibt eine etablierte Korrelation zwischen Schlaf und Immunsystem, aber Wissenschaftler hatten Schwierigkeiten, die Beziehung zu definieren. Jetzt ist ein Forscherteam der Herstellung einer eindeutigen Verbindung einen Schritt näher gekommen. Sie fanden ein einziges Gen in Fruchtfliegen, das den Schlaf fördert, wenn Insekten krank oder erschöpft sind. Dies geht aus einem heute in Science veröffentlichten Artikel hervor .
Das Team - angeführt von Amita Sehgal, Neurowissenschaftlerin an der Universität von Pennsylvania - nannte das Gen- Nemuri, ein japanisches Wort für Schlaf. Während frühere Tests Gene identifizierten, die den Schlaf reduzieren, wenn sie fehlen, ist dies die erste Fliegenstudie, die ein einzelnes Gen identifiziert, das bei Überaktivität den Schlaf verbessert. Eine Fülle von Nemuri half den Fliegen auch dabei, Infektionen zu bekämpfen, was eine klare Verbindung zwischen diesem Schlafgen und dem Immunsystem darstellt.
"Dies ist ein wichtiger Durchbruch in dem Sinne, dass er eine mechanistische Verbindung zwischen diesen beiden völlig unterschiedlichen Dingen - Schlaf und Immunantwort - herstellt, die sehr eng miteinander verbunden zu sein scheinen", sagte Grigorios Oikonomou, ein Neurowissenschaftler, der die Schlafgenetik bei Zebrafischen in Kalifornien untersucht Institut für Technologie, war aber nicht an diesem Experiment beteiligt.
Wie viele Fliegen brauchten wir, um dieses einzelne Gen zu lokalisieren, was uns helfen könnte, den Zusammenhang zwischen Schlaf und Immunität zu lösen? Nach Sehgals Schätzung fast eine Million. Tausende von Fliegengruppen wurden so konstruiert, dass sie verschiedene Gene turboexprimieren, indem ein Medikament zur typischen Nahrung der Insekten aus Maismehl, Melasse, Hefe und Agar hinzugefügt wurde.
Wie sich herausstellt, sind Fliegen schläfrige Wesen. Im Labor dösen sie ungefähr 11 Stunden am Tag. "Schlaf" für Fliegen ist definiert als fünf oder mehr Minuten Unbeweglichkeit, die durch Videoverfolgung oder durch Überprüfung, ob ihre Bewegung einen Infrarotstrahl innerhalb ihres Reagenzglashauses unterbricht, gemessen werden kann. Die Forscher beobachteten 8.015 verschiedene Arten genetisch veränderter Fliegen, als sie dösten, aber nach einem langwierigen Eliminierungsprozess schlief eine einzelne Gruppe den Rest dramatisch aus.
Diese Ausreißer - die Nemuri-Gruppe - verbuchten satte 17 bis 20 Stunden Schlaf pro Tag.
„Wir waren sehr überrascht, dass wir nur ein [Gen von 8.000] haben“, sagt Sehgal.
Die Forscher testeten auch die „Schlaftiefe“ oder wie schnell Fliegen aufwachten, wenn sie erschrocken waren, als ein Plastikhammer auf den Behälter fiel, in dem sie untergebracht waren. Der Schock reichte aus, um mehr als 94 Prozent der regulären Fliegen aus ihrem Schlaf zu locken. Dagegen schliefen mehr als 80 Prozent der Fliegen mit Nemuri-Boost direkt durch den Schläger.
Nemuri ist mehr als nur ein guter Schlaf: Fliegen mit zusätzlichem Nemuri konnten die Grippe besser bekämpfen. Bei einer Infektion mit zwei Arten von tödlichen Bakterien überlebten die Nemuri-verstärkten Fliegen länger als ihre Gegenstücke, die Nemuri in normalen Mengen exprimierten.
Es stellt sich heraus, dass Nemuri auch als antimikrobielles Peptid (AMP) fungiert, was bedeutet, dass es sehr effektiv ist, um Mikroben alleine abzutöten. Fliegen, die das Gen in typischen Mengen exprimierten, wiesen nahezu nicht nachweisbare Spuren des AMP auf. Was das Gehirn der normalen Fliegen dazu veranlasste, mehr Nemuri abzupumpen, war Schlafentzug - etwa alle 20 Sekunden - und Übelkeit.
Diese Ergebnisse, erklärte Sehgal, deuten darauf hin, dass "die Schlafregulation eng mit dem Immunsystem verbunden ist, insbesondere wie der Körper mit Schlafentzug umgeht."
Das Auffinden eines Moleküls, das sich entwickelt hat, um Schlaf zu induzieren, und das auch eine separate Funktion zum Töten von Mikroben hat "ist sehr naheliegend, dass das Schlafen für Sie gut ist, wenn Sie krank sind", sagt Oikonomou, der ein Perspektivenpapier in Science mitverfasst begleitet Sehgals Studie.
Viele Nemuri verursachten eindeutig Schlaf, aber das Team wollte auch wissen, ob der Schlummer der Fliegen beeinträchtigt würde, wenn Nemuri vollständig beseitigt würde. Um dies zu testen, züchtete Sehgals Team mutierte Fliegen, denen beide Kopien des Nemuri-Gens fehlten, so dass sie die antimikrobiellen Vorteile überhaupt nicht herstellen konnten. Die mutierten Fliegen, denen die Nemuris fehlten, schliefen genauso lange wie die normalen Fliegen, die die Nemuris besaßen, obwohl die Studie ergab, dass die Mutanten leichter durch Lichtblitze oder einen Fremdgeruch aufgeweckt wurden und langsamer einschliefen.
Fliegen mit dem Nemuri-Gen schliefen länger, nachdem sie krank wurden. Aber, sagt Sehgal, die Mutanten "sterben nicht früher als die Kontrollen, und wir denken, das liegt daran, dass es andere Faktoren gibt, die das ausgleichen."
Mit anderen Worten, das Nemuri-Gen ist nicht das All-Sein-Gen, das für Schlaf oder Immunität erforderlich ist. Ohne sie können Fliegen immer noch schlafen, wenn auch unruhiger, und ihre Abwesenheit scheint sie nicht daran zu hindern, sich einer Infektion zu widersetzen.
Chiara Cirelli, eine Neurowissenschaftlerin an der Universität von Wisconsin-Madison, die nicht an der Studie beteiligt war, ist daran interessiert zu sehen, wie sich das Nemuri-Gen auf weniger extreme Weise auswirkt.
"Wir wussten, dass es diese Korrelation gibt, aber hier haben wir ein Tiermodell, wir haben ein spezifisches Gen, wir können anfangen, diese mechanistischeren Fragen zu stellen", sagt sie. Die Studie eröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung der Beziehung zwischen Schlaf und Immunsystem, erklärt Cirelli.
Sehgal möchte auch wissen, welche anderen Spezies, einschließlich des Menschen, Nemuri oder ein solches Gen haben. Eine weitere Untersuchung von Nemuri und seinem mikrobenbekämpfenden Protein könnte zu „einem viel besseren Schlafmittel“ führen, spekuliert Oikonomou, das möglicherweise weniger Nebenwirkungen hat als das, was derzeit auf dem Markt ist.
