Jet-Lag von einem einzigen Gen gesteuert

Wissenschaftler am Salk Institut für biologische Studien haben ein Gen, das Schlaf- und Wachrhythmusreguliert identifiziert.


Ein Peptid für die Zellkommunikation im Gehirn verantwortlich ist Vip (grün) in die Gehirne von Mäusen , die nur wenig oder gar keine Lhx1 (rechts) sind reduziert.
Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

Die Entdeckung der Rolle dieses Gen, genannt Lhx1 bietet Wissenschaftlern ein mögliches therapeutisches Ziel zur Nachtschichtarbeiterhelfen oder Jet Lag Reisende anpassen, um Zeitunterschiede schneller . Die Ergebnisse, die in eLife veröffentlicht wird, kann die Behandlung Strategien für Schlafprobleme durch eine Vielzahl von Störungen verursacht zeigen.

"Es ist möglich, dass die Schwere der vielen Demenzen kommt von Schlafstörungen ", sagt Satchidananda Panda, ein Salk Associate Professor Leiter des Forschungsteams . führte " Wenn wir normalen Schlaf wieder herzustellen , können wir die Hälfte des Problems . "

Jede Zelle im Körper hat eine "Uhr" - eine Fülle von Proteinen, die tauchen oder rhythmisch steigen über etwa 24 Stunden. Der Master-Takt für die Festlegung dieser zyklischen zirkadianen Rhythmen und halten alle Körperzellen synchron verantwortlich ist suprachiasmatischen Kern ( SCN ), einem kleinen, dicht gepackten Bereich von etwa 20.000 Neuronen im Gehirn der Hypothalamus untergebracht .

Mehr noch als in anderen Bereichen des Gehirns , sind die SCN der Neuronen in enger und ständiger Kommunikation miteinander . Dieses enge Zusammenspiel , verbunden mit Engagement in Licht und Dunkelheit durch Vision Schaltungen , hält diese Master-Takt synchronisiert und ermöglicht es den Menschen auf jeden Tag zu bleiben im Wesentlichen den gleichen Zeitplan. Die enge Kopplung dieser Zellen hilft auch machen sie gemeinsam resistent gegen Veränderungen . Lichtexposition setzt weniger als die Hälfte der SCN -Zellen , was zu längerer jetlag .

In der neuen Studie gestört Forscher die Hell-Dunkel- Zyklen bei Mäusen verglichen Veränderungen in der Expression von Tausenden von Genen in der SCN mit anderen Mausgeweben . Sie identifizierten 213 Veränderungen der Genexpression , die mit dem SCN einzigartig waren und auf 13 von ihnen , die für Moleküle, die zum Ein- und Ausschalten anderer Gene kodiert verengt. Anzahl an Personen , nur eines wurde als Reaktion auf Licht unterdrückt : Lhx1 .

"Niemand hat jemals vorstellen können, dass Lhx1 könnte so aufwendig in SCN -Funktion eingebunden werden ", sagt Shubhroz Gill, ein Postdoc-Forscher und Co- erste Autor des Papiers . Lhx1 ist bekannt für seine Rolle bei der Entwicklung des Nervensystems bekannt : es ist so wichtig , nicht, dass Mäuse ohne das Gen nicht überleben. Aber dies ist das erste Mal, dass ein Hauptregulator der Hell-Dunkel- Zyklus -Gene identifiziert worden.

Durch Aufzeichnen der elektrischen Aktivität in der SCN von Tieren mit verminderter Mengen des Protein Lhx1 sahen die Forscher, dass die SCN -Neuronen wurden nicht synchron miteinander , obwohl rhythmische einzeln erscheinen .

"Es war alles um Kommunikation - die Nervenzellen nicht miteinander reden , ohne dieses Moleküls ", sagt Ludovic Mure , ein Postdoc-Forscher und Autor auf dem Papier. Ein nächster Schritt in der Arbeit wird es sein, zu verstehen , wie genau Lhx1 beeinflusst die Expression von Genen , die diese Synchronität erzeugt .

Studium eine Maus -Version von Jet Lag - ein 8- Stunden-Schicht in der Tag-Nacht- Zyklus - die Wissenschaftler fest , dass diejenigen mit wenig oder keiner Lhx1 viel schneller neu eingestellt , um die Verschiebung als normale Mäuse . Dies legt nahe, dass, weil diese Neuronen weniger synchron miteinander , leichter sind sie in der Lage, um einen neuen Zeitplan zu verschieben, wenn es schwierig ist, sie auf diese Anlage zu halten , so Panda .

Diese Mäuse zeigten auch reduzierte Aktivität bestimmter Gene , darunter eines, das vasoaktive intestinale Peptid oder Vip schafft , ein Molekül, das eine wichtige Rolle in der Entwicklung und als Hormon im Darm und Blut hat . Im Gehirn wirkt Vip Zell-Kommunikation , aber niemand gewusst, dass Lhx1 geregelt , bis jetzt, sagt Panda . Interessant ist, dass das Team auch festgestellt, dass die Zugabe von Vip restaurierte Zelle synchron im SCN .

"Dieser Ansatz hat uns geholfen , diese Wissenslücke zu schließen und zeigen, dass Vip ist ein sehr wichtiges Protein , zumindest für SCN ", sagt Panda . "Es kann für den Verlust von Lhx1 auszugleichen. "

Auf der anderen Seite könnten Abstriche bei Vip anderen Weg, um den Jetlag zu behandeln. Vip könnte noch einfacher Target gegenüber Lhx1 weil Vip aus Zellen , anstatt im Inneren Zellen sezerniert , sagt Panda . " Wenn wir ein Medikament, das die Vip -Rezeptor blockieren wird oder irgendwie brechen Vip , dann vielleicht , dass wird uns helfen, stellen Sie die Uhr viel schneller ", fügt er hinzu.

Die neuen Ergebnisse nehmen Sie die Gruppe einen Schritt näher an ihr Ziel, Zell regenerative Therapien , die den SCN wiederherzustellen und zu verbessern Schlafstörungen. Die Wissenschaftler haben ihre Genexpressionsdaten über eine durchsuchbare Web-Oberfläche zur Verfügung gestellt , so dass andere Forscher eine praktische Möglichkeit, um die Wirkung von Licht und Schatten in den Genen im SCN und anderen Geweben zu erkunden.