Dlaczego śpimy? Odpowiedź znajduje się w naszych komórkach

Dorosły człowiek powinien spać średnio od 7 do 9 godzin na dobę, choć indywidualne zapotrzebowanie może się nieco różnić w zależności od wieku, stylu życia czy stanu zdrowia. Zbyt krótki sen prowadzi do problemów m.in. z koncentracją, i obniżeniem odporności. Zbyt duża ilość snu również jest niekorzystna dla organizmu.

Badania zespołu z Uniwersytetu Oksfordzkiego pod kierownictwem profesora Gero Miesenböcka rzucają nowe światło na fundamentalną kwestię biologiczną - dlaczego śpimy. Jak podaje portal SciTech Daily, naukowcy odkryli, że sen jest wywoływany przez przeciążenie elektryczne w mitochondriach komórek mózgowych odpowiedzialnych za regulację snu. Podczas nadmiernego "naładowania" zaczynają wyciekać elektrony, produkując potencjalnie szkodliwe reaktywne formy tlenu.

Mitochondria to wyjątkowe organelle komórkowe. Dokonują jednej z najistotniejszych przemian jaka zachodzi w żywych organizmach, bowiem przekształcają tlen i pożywienie w energię.

Ten wyciek elektronów działa jak sygnał ostrzegawczy, który zmusza mózg do przejścia w stan snu. Odkrycie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature i może fundamentalnie zmienić nasze rozumienie mechanizmów snu. Dodatkowo, umożliwi stworzenie nowych dróg terapii zaburzeń snu oraz chorób neurodegeneracyjnych. Wyniki badań wskazują bowiem, że sen może być nie tylko odpoczynkiem dla umysłu, ale również niezbędną konserwacją dla "elektrowni" naszych komórek.

Dr Raffaele Sarnataro wyjaśnia, że przeciek elektronów w mitochondriach generuje reaktywne cząsteczki, które mogą uszkadzać komórki. Specjalne neurony działają jak wyłączniki, monitorując ten przeciek i wywołując sen, gdy osiągnie on krytyczny poziom.

Naukowcy odkryli, że przepływ elektronów w komórkach odgrywa kluczową rolę w regulacji snu. W eksperymentach na muszkach owocowych okazało się, że manipulowanie tym procesem, poprzez jego zwiększenie lub ograniczenie, pozwalało bezpośrednio kontrolować długość odpoczynku owadów. Co więcej, badacze dowiedli, że nawet zastąpienie elektronów energią pochodzącą ze światła wywoływało podobny efekt.

Profesor Miesenböck podkreśla, że badania te pokazują, iż odpowiedź na pytanie, dlaczego potrzebujemy snu, może leżeć w procesie metabolizmu tlenowego. Mitochondria, gdy są przeciążone, wywołują sen, aby zapobiec uszkodzeniom komórek.

Odkrycia te pomagają wyjaśnić znane związki między metabolizmem, snem a długością życia. Mniejsze zwierzęta, które zużywają więcej tlenu na gram masy ciała, śpią więcej i żyją krócej. Ludzie z chorobami mitochondrialnymi często doświadczają chronicznego zmęczenia, co teraz można tłumaczyć tym samym mechanizmem.