Нарколептические черви рассказали, зачем мы спим

C. Elegans. Credit: Shai Shaham

Ученые Рокфеллеровского университета (Нью-Йорк) провели ряд исследований на круглых червях C. Elegans. Эти нематоды часто используются в биологических и медицинских исследованиях: их геном первым из геномов многоклеточных целиком расшифровали, у них простая (состоящая из малого числа нейронов) нервная система, коннектом которой (совокупность нервных связей) полностью описан. Это дает возможность ставить опыты, максимально исключая влияние сторонних факторов.

Глия долгое время считалась исключительно вспомогательной частью нервной системы. Однако, в последнее время публикуется все больше работ о ее самостоятельных уникальных функциях (например, этаили эта). Глиальные клетки сенсилл, ассоциированных с мозгоподобным органом  C. Elegans, по функциям имеют много сходств с астроцитами – глиальными клетками мозга позвоночных, по данным многих работ участвующих в регуляции сна.

Чтобы разобраться в том, как работают эти глиальные клетки, ученые вывели линию C. Elegans без них и сравнили таких червей с контрольной группой. Это дало сразу несколько результатов.

Черви лишились способности постепенно засыпать. Они стали сразу впадать в состояние, подобное нарколепсии в процессе обычного бодрствования. Такое состояние длилось от нескольких секунд до нескольких минут. Кроме того, в летаргусе (сноподобном состоянии, связанном с линькой) черви проводили существенно больше времени, по сравнению с контрольной группой. «Они похожи на подростков», – говорят исследователи.

Помимо этого, несмотря на увеличившееся количество сна, черви все равно «не высыпались», медленнее росли, больше застревали в фазах линьки и хуже развивались. По мнению ученых, это демонстрирует важность сна для правильного развития организма.

Вторым важным результатом  оказалось то, как влияют глиальные клетки на обхватываемый ими синапс нейронов, отвечающих за сон (ALA) и движение (AVE). Этот синапс оказался тормозящим: когда ALA активен, AVE не может работать. По мнению авторов работы, именно из-за ALA черви такие сонливые. Удалив у лишенных глии червей ALA, ученые получили червей со стандартным поведением.

Таким образом, получается, что ALA в норме подавляет AVE, чтобы движение не мешало нормальному сну. Однако, в случае надобности глия может блокировать ALA, чтобы AVE могли работать, и животное могло заниматься чем-то, что ему необходимо, а не спать круглые сутки. Такая тройная связка, кроме прочего, показывает, что AVE полностью не отключаются с помощью ALA, а только снижают активность.

«Мы проводим во сне больше трети своей жизни, но толком не знаем, зачем это нужно и как оно работает», – говорит один из главных авторов исследования Шаи Шахам (Shai Shaham). Авторы надеются, что  работа поможет лучше понять базовые функции управления сном и его важность для здорового развития.

Cell Reports