Чтобы быть бодрым в течение дня, нужно высыпаться. Об этом знает каждый. Из-за недостатка сна люди становятся вялыми, заторможенными, ухудшается самочувствие. При хроническом недосыпании значительно сокращается продолжительность жизни. Казалось бы, это прописные истины. Но почему так происходит, ученые пытаются выяснить не одно столетие.
Отдых – залог здоровья
Сон до сих пор остается одной из главных загадок человечества. В первую очередь, его рассматривают как неврологическое явление. Но на самом деле его влияние гораздо шире.
Доказано жизнью и многочисленными научными экспериментами, что при недостатке сна возникают очень серьезные проблемы в организме. Со временем развиваются диабет, ожирение, поднимается давление, нарушается работа сердца.
Изучаем мух, подразумеваем человека
Драгана Рогуля (Dragana Rogulja) много лет изучает законы сна в Гарвардском университете. Последние исследования касались мух дрозофил. Им создавались некомфортные условия, мешавшие спать.
Самый неожиданный вывод заключается в том, что вопреки ожиданиям негативные изменения в организме из-за недостатка сна касались вовсе не мозга, а других органов. Чаще всего – желудочно-кишечного тракта. Но по словам женщины-ученого, проблема может прийти откуда угодно. Это касается не только мух, но и других живых существ. В том числе людей.
Загадочные молекулы
Доказанный факт: у подопытных мушек, страдающих от бессонницы, в тонком кишечнике появляются скопления молекул, которые разрушают ДНК и повреждают клетки. Они начинают накапливаться, когда дрозофилы находятся в состоянии депривации сна. Когда мухам снова дают спать, эти скопления волшебным образом рассасываются.
Получается, что важнейшей функцией сна является регулировка обменных процессов. В частности, регулирование древнейшего из биохимических механизмов – окисления. Он включает и выключает отдельные электроны молекул, которые участвуют в жизнедеятельности организма, начиная от метаболизма, заканчивая функцией дыхания. То есть механизм сна выходит далеко за рамки нейробиологии и затрагивает фундаментальные основы биохимии.
100-процентное доказательство
Эксперименты о влиянии сна на живые организмы начали проводить еще с конца 19-го века. Большой вклад в изучение внесла русский биохимик М. М. Манасеина. Она выяснила неожиданный факт: отсутствие сна губительнее для организма, чем голод. Тогда и был сделан вывод, что потребность в отдыхе – вовсе не рудимент эволюции, а насущная, базовая потребность любого живого существа.
Не все ученые признавали результаты, ссылаясь на суровые условия испытания подопытных животных. Эксперименты проводились на разных видах вплоть до середины 20-го века. В конце концов в 80-х годах физиолог Аллан Рехтшаффен (Allan Rechtschaffen) создал вращающийся диск для крыс, подвешенный на веревке, который не причинял физического вреда грызунам, за исключением одного фактора – не давал им спать.
Крысы, которым удавалось немного поспать, чувствовали себя неплохо. А те, которых подвергали бессоннице, хирели на глазах. Таким образом, было доказано, что в ухудшении самочувствия повинно именно отсутствие сна.
Новые тайны
Любопытно, но эксперимент Аллана Рехтшаффена породил больше вопросов, чем дал ответов. Да, выяснили важность сна как такового, но в чем заключалась проблема, так и не поняли. Что за биологический механизм приводит к ухудшению состояния и сокращению сроков жизни?
Обследования контрольной группы крыс, которым давали спать, и тем, у кого стимулировалась бессонница, не выявили сильных различий. То есть негативные изменения в тканях организма были и у тех, и у других. Но первые жили намного дольше, чем вторые. В заключении эксперимента так и написали: "Анатомическая причина смерти не выяснена".
Еще одно наблюдение, не нашедшее научного объяснения. Грызуны, которые не спали, кушали в 2-3 раза больше собратьев из контрольной группы. Но при этом стремительно теряли вес. Проводились все существующие на то время метаболические исследования, но безрезультатно. По мнению современных ученых, экспериментаторы ошибочно искали причины изменений сугубо в головном мозге.
Во всем виноват кислород?
По мнению исследователей во главе с Драганой Рогулей, к фатальным последствиям депривации сна могут быть причастны активные формы кислорода (АФК). Эти разрушительные молекулы появляются в кишечнике у живых организмов, лишенных возможности спать.
Согласно исследованиям у мушек дрозофил существенный рост уровня АФК наблюдается на 7-10-й день бессонницы. Однако у млекопитающих этот процесс протекает еще быстрее – на 2-5-е сутки.
Особенно интригующе выглядят опыты еще одного специалиста – Александры Ваккаро. Она доказала, что если спустя 10 дней бессонницы мухам опять дать спать, сколько им положено природой, насекомые полностью выздоравливали. Вот какая у сна целительная сила.
В нормальном состоянии организма АФК – молекулы с атомом кислорода, на внешней орбите имеющие свободный электрон, – нейтрализуются антиоксидантными ферментами. Если же этого не происходит, эти молекулы способны отрывать электроны от белков, липидов и ДНК, разрушая их структуру.
На пороге открытия
Как и в случае с физиологами 19-го века, научное сообщество скептически восприняло выводы Рогули и Ваккаро. Потребовалось еще 3 года доисследований и проверок, чтобы убедить коллег в корректности итогов экспериментов. У тех особей, у которых скапливались АФК, наблюдалось ухудшение здоровья.
Были даже введены дрозофилы-мутанты, у которых активные формы кислорода не накапливались. Оказалось, что они легко переносят отсутствие сна. Использование новейших достижений генетики позволило значительно улучшить чистоту эксперимента, что раньше было невозможно.
Ученые сделали еще одно неожиданное открытие. Они решили попробовать давать мушкам антиоксиданты, не ожидая каких-либо результатов. И о чудо: это помогло. Насекомые, лишенные сна, но принимавшие специально подобранный комплекс антиоксидантов, также безболезненно переносили бессонницу.
Ученые и раньше отмечали связь между процессами окисления и недосыпанием. Теперь это факт, доказанный наукой. Однако это лишь еще один кирпичик в исследовании загадок сна. Еще предстоит выяснить, как подобные процессы протекают у более сложных организмов, в частности млекопитающих. И по-прежнему неясно, какие механизмы запускают рост уровня АФК.
