
Японские и американские ученые обнаружили гены, которые
отвечают за разные фазы сна у мышей. Результаты работы опубликованы
в журнале Nature, им также посвящен
сопутствующий редакционный материал.
 
Сон присущ млекопитающим, птицам, рептилиям, амфибиям, части
рыб и, в определенной форме, некоторым беспозвоночным, включая мух и круглых
червей. У людей и млекопитающих сон происходит циклично, и каждый цикл проходит
в две фазы — медленного (без быстрого движения глазных яблок, non-REM) и быстрого (с быстрым движением глазных яблок, REM) сна, которые отличаются
по физиологии и легко различимы на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) и
электромиограмме (ЭМГ). Потребность в сне у представителей одного
биологического вида различается, однако то, от чего она зависит, изучено
недостаточно.
 
Чтобы изучить возможное влияние генов на продолжительность
сна, сотрудники Университета Цукубы и еще девяти научных центров Японии и США вызвали
назначением этилнитрозомочевины непредсказуемые спонтанные мутации у самцов
мышей. После этого их скрестили со здоровыми самками для случайного
наследования мутаций потомством. У более чем 8000 получившихся гетерозиготных
мышей в течение двух дней регистрировали продолжительность сна, а также его
структуру с помощью ЭЭГ и ЭМГ.
 
Это позволило выявить две популяции мышей с выраженными
нарушениями сна. Одна из них, названная «сонливыми», спала в среднем около 15
часов в сутки, что на 3,5 часа больше, чем в среднем по скринингу и гораздо
больше, чем среднее значение для лабораторной мыши. Медленный сон у них
оказался значительно глубже, чем у обычных животных, при этом они нормально
отвечали на введение кофеина (то есть центры пробуждения у них не были
затронуты). Циркадные ритмы у них также нарушены не были.
 
Анализ ДНК «сонливых» мышей выявил точечную мутацию в гене,
кодирующем протеинкиназу SIK3, активную по всему мозгу и организму, а не только
в центрах сна. Вызывая такую же мутацию у здоровых мышей, ученые наблюдали
схожие нарушения сна. Воспроизведение ее у мух-дрозофил и круглых червей также
влияло на их сноподобное состояние, что свидетельствует об эволюционной
сохранности связи SIK3 со сном.
 
У мышей из другой популяции, названных «бессонными»,
продолжительность быстрого сна была снижена на 44 процента по сравнению с
обычными животными. Анализ их ДНК определил мутацию в гене, кодирующем ионный
канал NALCN, который, как было показано ранее, участвует в регуляции циркадных
ритмов дрозофил. У «бессонных» мышей также наблюдалось нарушение этих ритмов, в
отличие от «сонливой» популяции.
 
При этом мозговые волны, зарегистрированные на ЭЭГ, в обеих
мутантных популяциях отличались от нормы и при быстром, и при медленном сне, и
при бодрствовании, то есть обе мутации приводили к нарушениям мозговой
активности в любом состоянии.
