バルイラン大学の画期的な新しい研究は、睡眠の中核機能の一つが数億年前、神経系を備えた最も初期の生物であるクラゲとイソギンチャクで起源を持つことを示している。このメカニズムをこれらの古代の動物にまで遡ることにより、研究は、DNA損傷や細胞ストレスからニューロンを保護することが、複雑な脳が進化するはるか前に始まった睡眠の基本的な古代の機能であることを実証しました。
本日発表された現在の研究では、 ネイチャーコミュニケーションズ、 Appelbaum研究室とLevy研究室のRaphael Aguillon博士、Amir Harduf博士らは、2つの古代の動物系統の睡眠パターンを定義し、特徴付けした。1つは夜に眠り、正午に短時間昼寝をする昼行性の共生クラゲと、夜明けから昼の前半まで眠る薄明薄膜の非共生イソギンチャクである。赤外線ビデオ追跡と行動分析を使用して、両生物が毎日約 8 時間睡眠していることを観察しました。これは人間の睡眠時間とほぼ同じです。ライフスタイルや睡眠を制御するメカニズムが異なるにもかかわらず、DNA損傷は覚醒中にニューロンに蓄積し、睡眠中に減少するという共通のパターンを共有しています。動物を目覚めさせたままにし、DNA損傷が増加すると、その後の睡眠時間が長くなりました。睡眠リバウンドとして知られるこの動作により、DNA 損傷レベルの回復と軽減が可能になりました。
この研究はまた、紫外線照射またはDNA損傷化学物質への曝露によるDNA損傷の増加が、両種において回復睡眠を引き起こすことも示した。逆に、メラトニンホルモンで睡眠を促進すると、DNA損傷が減少しました。これらの発見は、DNA損傷が睡眠必要性を増加させ、次に睡眠が損傷の軽減を促進するという双方向の関係を明らかにし、日常の細胞ストレスとDNA損傷からニューロンを保護することが睡眠の進化の原動力であった可能性を示唆している。
2 匹の基本的な動物は、睡眠がどのように異なるように調節されているかも明らかにしています。どちらの種でも恒常性睡眠圧（本来備わっている睡眠欲求）が睡眠を調節していますが、クラゲでは睡眠は主に明暗サイクルによって制御されています。対照的に、イソギンチャクは主に体内時計に依存しています。しかし、これらの違いにもかかわらず、どちらの動物も、睡眠/覚醒サイクルが太陽光によって駆動されるか体内タイミングによって駆動されるかにかかわらず、DNA損傷と細胞ストレスを軽減するために睡眠に依存しています。
「我々の研究結果は、神経細胞のDNA損傷を軽減する睡眠の能力が、神経系をもつ最も単純な動物の一つにすでに存在する祖先的特質であることを示唆している」と、バルイラン大学生命科学部分子神経科学研究室および多分野脳研究センターの主任研究員であるリオール・アッペルバウム教授は述べた。 「睡眠は元々、神経を維持するための統合された時間を提供するために進化した可能性があり、この機能は非常に基本的なものであるため、動物界全体で保存されてきた可能性があります。」
この研究は人間の健康にも重要な意味を持っています。ヒトの睡眠障害は認知機能の低下と関連しており、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患のリスク増加に関連しており、これには神経細胞の DNA 損傷の慢性的な蓄積が関与している可能性があります。この研究によって提供された進化的証拠は、睡眠の質と長期的な脳の回復力との関連性を強化します。
「睡眠は学習や記憶だけでなく、ニューロンを健康に保つためにも重要です。クラゲやイソギンチャクに見られるニューロンを維持しようとする進化の推進力が、おそらく今日の人類にとって睡眠が不可欠である理由の1つです」とアッペルバウム教授は結論づけた。
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#脳の健康維持における睡眠の本来の役割を古代動物が解明