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私たちの脳のミトコンドリアは、睡眠の始まりに重要な役割を果たす可能性があります

ミトコンドリアには、エネルギーを提供する以上の機能がある場合がありますCNRI/Science Photo Library エネルギーを提供する細胞の成分は、睡眠に予期せぬ役割を果たす可能性があります。フルーツハエの研究は、脳のミトコンドリアが昆虫があまりにも長く目覚めていると感じたときに睡眠を引き起こすのに役立つことを示唆しています。 研究者はすでに、脳が睡眠不足にどのように反応するかについてある程度の理解を持っています。これらには、ニューロン発火の変化、細胞内の構造形状、および遺伝子の発現方法が含まれます。彼らはまた、睡眠が始まるときにオンになっている脳内の特定のニューロンを識別しましたが、それらのニューロンに発射するように指示するものはあまり確信がありません。 「睡眠は本当に大きな生物学的謎の1つです」とオックスフォード大学のGeroMiesenböckは言います。それをよりよく理解するために、彼と彼の同僚はシーケンスと蛍光マーカーを使用して、約1000人の雌フルーツハエで睡眠中心のニューロンによって発現した遺伝子を研究しました（ショウジョウバエのメラノガスター）、これは1日の間に13〜16時間、通常は夜に眠ります。 チームは、ハエの約半分を一晩眠らせ、他のハエは目を覚まし続け、それらが入っていたチューブを優しく振るか、それらを遺伝的に操作することで、彼らの覚醒を促進するニューロンが温度の上昇によってオンになっているようにしました。 睡眠不足のハエの中で、研究者たちは、睡眠誘導ニューロンがミトコンドリアの実行と維持に関与する遺伝子の活性を増加させることを発見しました。これらのミトコンドリアはまた、より小さな断片に侵入したり、損傷した部品をクリアしたり、修理に役立つ近くの構造で接触点を形成するなど、ストレス下にある兆候を示しました。 このストレスは、ニューロンが非アクティブであっても、ミトコンドリアがエネルギーを生成し続けるという事実に起因する可能性があります。研究者たちは、これが漏れ、フリーラジカル（DNAを損傷する可能性のある不安定な分子）を生成する電子の蓄積につながり、最終的に睡眠への圧力を引き起こすことを観察した、とMiesenböckは言う。これらのハエが最終的に眠ることを許可されたとき、ミトコンドリアの損傷を修復しました。 研究者たちはまた、睡眠ニューロンの断片化されたミトコンドリアでハエが通常よりも眠りにくく、目を覚まし続けた後に追いつかなかったことを発見しました。対照的に、ミトコンドリアがより容易に融合するように設計されたハエは、より良い修復メカニズムを示唆し、通常よりも眠り、睡眠不足後のより強いリバウンドを示しました。これは、ミトコンドリアが睡眠圧に関与しているという考えを支持しています。 実験の別の部分では、ハエは光に応じてミトコンドリア活動を上げたように設計されました。チームは、1時間の人工照明により、コントロールハエと比較して、睡眠時間が20〜25％上昇することを発見しました。 この研究では、人ではなくハエの脳を調査しましたが、ミトコンドリアは動物間で比較的類似しています。カナダのケベック州マギル大学のライアン・マイユー氏によると、ほとんどの動物のミトコンドリア内で発生する栄養素と酸素からのエネルギーの生成が人間の睡眠圧を促進できるという考えを支持しています。 この新しい理解は、最終的に睡眠治療を導く可能性があります。 「これは、これらの経路をターゲットにする新しい機会を提供します [and] 睡眠障害のある人々を治療するための新しい効果的な方法を考え出します」とMailloux氏は言います。 イタリアのカメリノ大学のミケーレ・ベレシは、「これは間違いなく強力で考えさせられる論文です」と言いますが、彼はそのデザインに疑問を呈しています。 「睡眠不足は、単に覚醒を延長するものではありません」と彼は言います。 「睡眠圧力の蓄積に直接関連するものを超えて細胞の反応を引き起こす可能性のある追加のストレッサーを導入する可能性があります。」 それに応じて、Miesenböckは、彼のチームは、昆虫の正常で非ストレスが多い温度変化を介して遺伝子編集を含む、ハエを目覚めさせるためにさまざまな方法を使用し、それらはすべてミトコンドリアに同じ効果をもたらしたと言います。 「この研究が明らかにしたことは、睡眠恒常性が実際に睡眠の必要性を推定するために独自のミトコンドリアを見ているということです」と彼は言います。 トピック： #私たちの脳のミトコンドリアは睡眠の始まりに重要な役割を果たす可能性があります