Fruchtfliegen im Traumland? "Dösende" Wirbellose können neue Studien zu Schlafstörungen anregen

Fruchtfliegen im Traumland? "Dösende" Wirbellose können neue Studien zu Schlafstörungen anregen
Fruchtfliegen im Traumland? "Dösende" Wirbellose können neue Studien zu Schlafstörungen anregen
Anonim

Washington, D.C. - Wenn Sie das nächste Mal bewegungslose Fruchtfliegen sehen, bedenken Sie Folgendes: Die trägen Insekten könnten dösen, und ihre Biochemie während der Schlafenszeit könnte eines Tages Hinweise auf Schlafstörungen und -mechanismen beim Menschen liefern, berichten Forscher im März 10. Ausgabe von Science.

Die gewöhnliche Fruchtfliege, Drosophila melanogaster, scheint Verh altens- und molekulare Veränderungen zu durchlaufen, die denen ähneln, die bei Säugetieren beobachtet werden, sagt der leitende Science-Autor Paul J.Shaw vom Neurosciences Institute in San Diego, Kalifornien. Wie der menschliche Schlaf kann auch der Schönheitsschlaf einer Fliege beispielsweise durch Koffein oder Antihistaminika verändert werden, und Schlafentzug führt dazu, dass sie durch ein paar zusätzliche Augenzwinkern überkompensiert wird.

Am wichtigsten, sagen die Science-Autoren, scheint die Fruchtfliege mehrere molekulare Marker zu teilen, von denen angenommen wird, dass sie den Schlaf und das Wachen bei Säugetieren modulieren. Von besonderem Interesse war ein Enzym, das zumindest bei Ratten den Spiegel von Neurotransmittern namens Monoamine reguliert.

Beim Menschen kann Schlaf wichtig sein, um den Gehirnspiegel von Monoaminen wie Noradrenalin und Serotonin abzubauen und zu senken, erklärt Giulio Tononi, Hauptforscher der Studie. Das Verständnis solcher Funktionen könnte sich letztendlich als hilfreich für Menschen mit Schlaflosigkeit oder Spätschichtarbeiter erweisen, die regelmäßig auf Schlaf verzichten müssen, sagt Tononi. „Ist es möglich, dass Schlafmangel das System schädigt, weil die monoaminerge Freisetzung durch den Schlaf nicht unterbrochen wird?“er fragt."Wir tappen diesbezüglich noch im Dunkeln, aber zumindest wissen wir jetzt, wo wir suchen müssen."

Die genetische Zusammensetzung der Fruchtfliege, die seit langem ein Grundnahrungsmittel im Labor ist, ist gut verstanden und könnte daher laut den Science-Autoren als "Modellsystem zur Aufklärung der Schlaffunktionen" bei weitaus komplexeren Tieren dienen Chiara Cirelli und Ralph J. Greenspan vom Neurosciences Institute.

Unter vielen Kreaturen wurde der Schlaf durch Verh altensmarker wie Ruhe sowie durch biochemische Beweise, einschließlich Veränderungen in der Expression bestimmter neuraler Gene, charakterisiert. Wirbellose Tiere scheinen auch zirkadianen Ruhe- und Aktivitätszyklen zu folgen. Forscher konnten jedoch nur schwer feststellen, ob schläfrige Insekten tatsächlich schlafen.

"Es gibt keinen goldenen Standard, um zu zeigen, wann ein Tier schläft, und einige der traditionellen Kriterien können extrem schwierig zu beurteilen sein, wenn sie auf ein Insekt angewendet werden", bemerkt Tononi, Senior Fellow am The Neurosciences Institute, eine gemeinnützige Organisation.„Es ist schwierig, ein Elektroenzephalogramm (EEG) von einer Fruchtfliege zu erh alten, daher muss man sich Verh altenskriterien wie Unbeweglichkeit, erhöhte Erregungsschwellen und ein erhöhtes Schlafbedürfnis nach Entzug ansehen. Diese homöostatischen Kriterien scheinen universell zu sein bei Vögeln und Säugetieren, wir haben sie auch bei Fruchtfliegen beobachtet."

Fliegen in der Science-Studie wurden einem 12-Stunden-Hell-/12-Stunden-Dunkel-Zyklus ausgesetzt, was mehr als 90 Prozent dazu veranlasste, in der Dunkelheit zu ruhen. Die Forscher untersuchten auch die Verh altensreaktionen der Fliegen auf Schlafentzug, der durch sanftes Klopfen ausgelöst wurde. Die meisten Fliegen erholten sich innerhalb von 24 Stunden zu 50 Prozent von dem Rest, den sie verloren hatten – ein Verh alten, das bei Menschen beobachtet wurde.

Aber schlafen inaktive Fruchtfliegen wirklich? Um diese Frage weiter zu prüfen, analysierten die Science-Autoren molekulare Marker in ruhenden versus wachsamen Proben. In früheren Studien mit Nagern hatte das Forscherteam mehrere Gene identifiziert, deren Expression sich im Gehirn zwischen Schlafen und Wachen verändert.Tononi weist darauf hin, dass eines dieser Enzyme am Abbau oder der Katabolisierung von Monoaminen bei Ratten beteiligt war. In ähnlicher Weise benötigten Fruchtfliegen mit einem mutierten Dat-Gen, das für das Gehirnenzym Arylalkylamin-N-Acetyltransferase codiert, viel mehr Ruhe, um sich von Schlafentzug zu erholen. Tononi spekuliert, dass die Mutanten Monoamine nicht abbauen konnten, während sie wach waren, also brauchten sie zusätzliche Zeit zum Dösen, um ihre Biochemie anzupassen.

Ob Fruchtfliegen träumen, ist noch unklar, aber die Science-Autoren liefern Beweise für die Annahme, dass sie schlafen. Ihre Arbeit bereitet auch den Weg für neue Forschungen zu Schlafstörungen. „Der Nachweis des Schlafs in der Fruchtfliege anhand von Verh altens- und molekularen Markern ebnet den Weg für die Verwendung der Fliege zur Mutagenese und zur Identifizierung von Genen, die das Schlafbedürfnis beeinflussen“, sagt Tononi.

Das Neurosciences Institute wird von der Neurosciences Research Foundation unterstützt und erhält wesentliche Unterstützung für dieses Programm von Novartis. Cirelli war Stipendiat der Joseph Drown Foundation.

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