Оказалось, что недосып в зрелости в несколько раз губительнее, чем в юности
Ученые Института биологии и биомедицины Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского проанализировали влияние длительного недосыпания на двигательную и ориентировочно-исследовательскую активность, способность к пространственному обучению и рабочую память. Кроме того, исследования показали, как стресс отразился на морфологических изменениях в ткани головного мозга животных, а также — на функциональной активности митохондриального аппарата нервных клеток и на уровне метилирования ДНК (изменения молекулы ДНК, но не самой нуклеотидной последовательности). Эксперимент проводился на самках мышей разного возраста (7-9 мес. и 1,5 мес.).
Результаты показали, что длительное недосыпание влияет на мышей по-разному. Возраст воздействует на их способность адаптироваться к депривации сна.
В частности, как и можно было ожидать, под влиянием стресса от нехватки сна животные потребляли пищи больше, чем обычно. Однако, взрослые мыши (7-9 мес.) значительно прибавили в весе, а молодые (1,5 мес.), наоборот, похудели.
Также у молодых мышей повысилась двигательная и исследовательская активность, улучшились способности к запоминанию. Активизировались процессы молекулярной и клеточной адаптации, которые обеспечивают устойчивость животных как к стрессу, так и к риску ускоренного развития старения.
А у взрослых мышей на фоне повышенной активности проявились грубые нарушения мнестических функций (памяти). Адаптационные возможности клеток мозга снизились. А значит, увеличился риск патологических реакций и нейродегенеративных процессов.
Ученые использовали тест в водном лабиринте Морриса: мышь, оказавшаяся в бассейне с водой, должна найти подводную платформу, а затем суметь повторить свой путь из другой точки бассейна.
В ходе обучения у молодых мышей ускорилось воспроизведение следов памяти . Во время теста в бассейне животные двигались к подводной платформе быстрее и точнее. В то время как мыши в возрасте 7-9 месяцев тратили значительно больше времени на поиск платформы, и количество эффективных попыток было меньше, чем у молодых особей.
Взрослые животные теряли концентрацию внимания, двигались резко и хаотично. На основе этих данных ученые предполагают снижение синаптической пластичности коры головного мозга взрослого человека на фоне влияния хронической депривации сна [лат. deprivatio — потеря, лишени
е]..
В состоянии длительного недосыпания у обеих групп произошли заметные морфологические изменения в коре головного мозга: сома нейронов изменила форму и сократила размер, уменьшились ответвления отростков нейронов. При этом у молодых мышей на фоне этих изменений наблюдалось появление новых клеток в коре головного мозга, что объясняет их повышенную стрессоустойчивость и интенсивное восстановление метаболизма в течение короткого периода сна.
Результаты исследования также показывает, что старение потенциально приводит к снижению работы дыхательной цепи митохондрий и интенсивности окислительного фосфорилирования. Эти процессы могут снижать устойчивость животных к стрессогенным воздействиям. Исследование показало снижение базовой скорости потребления кислорода и дыхательной активности митохондрий. А значит, с возрастом появляется риск истощения адаптивных возможностей организма.
«Изучение различных аспектов старения сегодня становится все более актуальным. Люди живут дольше и стремятся сохранить свое здоровье. Нас интересуют закономерности процессов старения и возможность на них повлиять. Этим занимается особое сообщество ученых в разных уголках мира, но существует множество неизученных областей. Для нас стало открытием, что нарушения сна по-разному влияют на животных разных возрастов. Это объясняет нашу способность в молодости не спать ночь напролет, в то время как с возрастом сон для нас становится все важнее», — рассказала Мария Ведунова, директор Института биологии и биомедицины ННГУ.
Команда ученых Института биологии и биомедицины ННГУ продолжит изучение взаимосвязей сна и возрастных особенностей организма. Ближайший проект будет посвящен моделированию депривации сна у мышей с болезнью Альцгеймера.
Исследование состоялось в рамках мегагранта. Идейным вдохновителем и драйвером проекта выступил профессор иммунологии Университета Болоньи, биогеронтолог Клаудио Франчески.
Статья опубликована в журнале Aging 29 июля.