Ders kitapları, hücreleri enerji sağlamak için mitokondrinin var olduğunu söylüyor, ancak meyve sineklerindeki deneyler de uykuya karıştığını gösteriyor.
Mitokondrinin enerji sağlamanın ötesinde bir işlevi olabilir
Onlara enerji sağlayan hücrelerin bileşenleri uykuda beklenmedik bir rol oynayabilir. Meyve sineklerinde yapılan bir çalışma, beyindeki mitokondrilerin, böceklerin çok uzun süredir uyanık olduğunu hissettiklerinde uykuyu tetiklemeye yardımcı olduğunu ve aynı mekanizmanın insanlarda var olabileceğini düşündürmektedir.
Araştırmacılar, beynin uyku yoksunluğuna nasıl tepki verdiğini zaten anlıyorlar. Bunlar arasında nöronal ateşleme değişiklikleri, hücreler içindeki yapısal şekiller ve genlerin nasıl ifade edildiğini içerir. Ayrıca beyinde uyku başladığında açılan spesifik nöronlar belirlediler, ancak bu nöronlara ateş etmesini söylediklerinden daha az emin.
Oxford Üniversitesi’nde Gero Miesenböck “Uyku gerçekten büyük biyolojik gizemlerden biri” diyor. Daha iyi anlamak için, o ve meslektaşları, yaklaşık 1000 dişi meyve sineklerinde uyku merkezi nöronları tarafından ifade edilen genleri incelemek için sekans ve floresan belirteçleri kullandılar (Drosophila Melanogaster), bir gün boyunca, genellikle geceleri 13 ila 16 saat uyuyan.
Takım, sineklerin kabaca yarısının tam bir gece uykusu almasına izin verirken, diğerleri uyanık tutulurken, içinde bulundukları tüpleri hafifçe sallayarak ya da genetik olarak mühendislik yaparak uyanık tutuldu, böylece uyanma nöronları sıcaklıktaki bir artışla açıldı.
Uykudan mahrum kalan sinekler arasında, araştırmacılar uykuya neden olan nöronların mitokondrilerini çalıştırma ve sürdürmede yer alan genlerin aktivitesini artırdığını buldular. Bu mitokondriler ayrıca, daha küçük parçalara ayrılmak, hasarlı parçaları temizlemek ve onarımlara yardımcı olan yakındaki yapılarla temas noktaları oluşturmak gibi stres altında olma belirtileri gösterdi.
Bu stres, mitokondrilerin nöronlar aktif olmadığında bile enerji üretmeye devam etmesi gerçeğinden kaynaklanabilir. Araştırmacılar, bunun sızan, serbest radikaller üreten bir elektron oluşumuna yol açtığını gözlemlediler-DNA’ya zarar verebilecek kararsız moleküller-ve sonuçta uyku için basıncı tetikliyor. Bu sineklerin nihayet uyumasına izin verildiğinde, mitokondriyal hasar onarıldı.
Araştırmacılar ayrıca uyku nöronlarında parçalanmış mitokondri ile uçukların normalden daha az uyuduğunu ve uyanık tutulduktan sonra yakalamadığını buldular. Aksine, mitokondrileri daha kolay bir şekilde kaynaşmak için tasarlanan sinekler, daha iyi onarım mekanizmaları önerdi, normalden daha fazla uyudu ve uyku yoksunluğundan sonra daha güçlü bir geri tepme gösterdi. Bu, mitokondrilerin uyku basıncına dahil olduğu fikrini desteklemektedir.
Deneyin başka bir bölümünde, sinekler ışığa yanıt olarak mitokondriyal aktiviteyi yükseltecek şekilde tasarlandı. Ekip, 1 saatlik yapay aydınlatmanın, kontrol sineklerine kıyasla uyku süresinin yüzde 20 ila 25’e kadar yükselmesine neden olduğunu buldu.
Çalışma insan değil sineklerin beyinlerini araştırırken, mitokondri hayvanlara nispeten benzerdir. Kanada, McGill Üniversitesi Ryan Mailloux, aerobik metabolizmanın – besin maddelerinden ve oksijenden enerji üretiminin çoğu hayvanın mitokondrisi içinde gerçekleşmesinin insanlarda uyku baskısını artırabileceği fikrini destekliyor.
Bu yeni anlayış sonunda uyku tedavilerine rehberlik edebilir. Mailloux, “Bu bize bu yolları hedeflemek için yeni fırsatlar sunuyor (ve) uyku sorunları olan insanları tedavi etmek için yeni, etkili yollar buluyor” diyor.
İtalya’daki Camerino Üniversitesi’nden Michele Bellesi, “bu kesinlikle güçlü ve düşündürücü bir makale” diyor, ancak tasarımını sorguluyor. “Uyku yoksunluğu sadece genişletilmiş uyanıklık değil” diyor. “Hücresel tepkileri doğrudan uyku basıncı birikimi ile ilişkili olanların ötesinde tetikleyebilecek ek stres faktörleri getirebilir.”
Yanıt olarak Miesenböck, ekibinin, böcekler için normal ve stresli olmayan sıcaklık değişiklikleri yoluyla gen düzenleme de dahil olmak üzere sinekleri uyanık tutmak için çeşitli yollar kullandığını ve hepsinin mitokondri üzerinde aynı etkileri olduğunu söyledi. “Bu çalışmanın ortaya çıkardığı şey, uyku homeostatının aslında uyku ihtiyacını tahmin etmek için kendi mitokondrisine baktığıdır” diyor.
