Uyku Yoksunluğu, Temel Beyin Proteinlerinin Üretimini Durduruyor

Fotoğraf : Fare önbeyninden sinaps

Nöronların etkili bir şekilde iletişim kurabilmesi için eksik olduğu açığa çıkan moleküllere ihtiyacı var.

Çoğumuz daha fazla uyumaktan yararlanabiliriz. Meşgul  olduğumuz bir gün uzayıp gittikçe ve bilişsel kavramamız düştükçe fazladan bir  fincan kahve içmek için daha istekli hissederiz. Uyumak düşüncelerimize fazlaca bağlı olduğu için , uykumuzu çok aldığımızda düşüncelerimiz keskinleşir , az aldığımızda körelir.

Bu etkileri üreten neyse sinirbilimcilere tanıdıktır : Dışarıdan gelen ışık ve karanlık sinyaller ya da sirkadiyen ritimler yani zaman bekçileri olarak hareket eden “ saat” genleri ve sinaps adı verilen bağlantılarla birbirine sinyal veren nöronlar  günlük uyku düzenimizi ayarlamamız için yardım eder. Fakat bir kez uyuduğumuzda bu faktörlerin beyni canlandırmak için nasıl etkileşime girdiği esrarengiz kalmıştır.

10 ekimde  Science’da,  sinapsları merkeze yerleştiren bulgular yayınlandı.  Araştırmacılar, nöronal iletişimi sağlayan bu düğümlerin uyku için içeride nerede hazırlandığını ve uyku ile davranışlarımızın etkilerinin nasıl bir araya geldiğini gösterdi.  Hücresel zaman kaydediciler , uyku boyunca sinaptik proteinler inşa etmenin beklentisi ile sinapsların etrafındaki alanları ritmik olarak hazırlar. Fakat yeni bulgular , nöronların uyku eksikliğinde  bu kritik proteinlerin yapımında düzenli açma  kapama döngülerini  azalttığını gösteriyor.

Beyin için sonuçların öne sürdüğüne göre , “ Aksiyona hazırlıklı olmak demek bunu yaparken takip ettiğiniz anlamına geliyor demek değildir . “ diyor çalışmaya katılmayan , Texas Üniversitesi’nde sinirbilimci Robert Greene . Uyku davranışları ile iç zaman kaydediciler arasında şüpheli bir bağlantı buldukları onaylandığında , Greene çalışmayı büyüleyici olarak adlandırıyor.

Uykulu olduğumuzda iki faktör rol oynar: Uyku baskısı  ve uzun süre uyanık kaldığında yastığın cezbedici ve çağırıcı hale gelmesi. Gözümüzü kapamak için olağan noktaya ulaşıldığında iç saatimiz sinyal verir . İki çalışmadan biri olan ve Zurich Üniversitesi Farmakoloji ve Toksikoloji bölümünden Sara B. Noya ve takım arkadaşları  farelerde iç saatle ritmik komut üretimi ya da transkript ayarlanarak protein üretimi yapıldığı gösterildi.  Uyuma baskısı vererek uyumanın protein üretiminin son adımını tetiklediğini buldular.

Noya’nın takımı günün en yoğun olduğu iki zamanda ,uyumadan ve uyandıktan hemen önce , beyinde bilişsel bölgelerle bağlantılı nöronların transkript ile zaman kaydedici sinyal bölgelerindeki hücreleri sardığını keşfetti.  “Uyanma zamanı” komutları sinaps fonksiyonları ile bağlantılı proteinler ile ilişkiliyken ; “ Uyuma zamanı “ transkriptleri diğer proteinlerin yapılmasını düzenleyen proteinler olma eğiliminde. Bu gizlenmiş moleküller uyku boyunca sinapsların hızlıca canlanması için zemin hazırlar. Farelerde eksik olan bu önemli saat genlerinden dolayı zirvelerde ( uyumadan hemen önce ve uyandıktan hemen önce ) bu durumlar görülmez.

Düzenli uyuma uyanma döngüsü ile , zirvede , alacakaranlık ve şafakta , üretim görülmesi için komutları kullanarak protein yapılır. Noya ve arkadaşları, farelerde uyku yoksunluğundan dolayı birçok transkript üretmesine rağmen protein üretimiyle bir bağlantısı olmadığını ispat etti. Bu sonuçlar,  uykunun  dirençli sinapslar ile son protein oluşturma aşamasını düzenlediğini belirtti.

Bununla birlikte hücrenin yaptığı tüm proteinlerin  aktif bir şekilde rol almadığı görüldü.  Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi’nden Franziska Brüning ve Martinsried’deki Max Planck Biyokimya Enstitüsü çalışanları , bu çalışmaya eşlik etmesi amacıyla , ritmik kullanımı araştırdı. Bir fosfat molekülünün eklenip çıkarılmasının  proteinin açılıp kapanması için geçiş görevi görmesinden yararlanılarak ; araştırmacılar  bu süreci yakından izleme şansına sahip oldu. Fosfatlarla etiketlenen protein seviyelerinin iki kez doruğa çıktığını , en yüksek seviyenin ise uyanmadan hemen önce meydana geldiğini buldular. Diğer çalışmadaki proteinlerde olduğu gibi uyku yoksunluğu bu seviyeleri düzleştirdi.

Wisconsin-Madison Üniversitesi’nde sinirbilimci Chiara Cirelli ; araştırmacıların her dört saatte bir ölçüm almasının ilerleme kaydettiğini ve aydınlık karanlık döngüsü ile birlikte kapsamlı bir çalışma olduğunu belirtti. ( Önceki çalışmalarda 24 saatte bir ölçüm alınmıştır. )

Chiara Cirelli, sinaptik bölgelerde üretilen ve biriktirilen bu moleküllerin izolasyonunun önemini vurguluyor. Araştırmacılar ne zaman transkriptin hazır olduğunu konumladığında , fosfatla işaretlenmiş proteinlerle, proteinlerin yapıldığını ya da kullanıldığını saptadı.

Bu çalışmada yazar olan ve Ludwig Maximilian Üniversitesi’nde sinirbilimci Maria Robles ; protein üretiminin ve aktivitesinin farklı aşamalarını ayırt eden bulguların göz çarpıcı olduğunu ve beynin bu molekülleri kontrol etmenin güzel bir yolunu bulduğunu söylüyor.

Bu çalışmaya katılmayan Pennsylvania Üniversitesi Tıp Fakültesi Bölümü’nden sinirbilimci Akhilesh B. Reddy ;  çalışma farelerde yapılmasına rağmen , bu hayvanların beyninin güvenilir bir şekilde insan beyni yerine geçtiğini söyledi. Akhilesh B. Reddy ; bulgular sayesinde  uyku boyunca hafızanın nasıl sağlamlaştığına dair çıkarımı yapabilmek için odağı doğrudan sinapslara çekmenin ümit verici bir araştırma yolu olduğunu söylüyor. Robles , yakın gelecekte hafıza ve bilişi arttırma müdahalelerinin bu bulgulara dayanarak yapılmadığını söylüyor .Robles , “ Bu buzdağının sadece görünen kısmı . “ diye ekliyor.

Kaynak : scientificamerican.com