Гены, не дающие спать

Множатся исследования генетического материала тысяч людей, страдающих бессонницей. Ученые ищут гены, которые могут быть связаны с этой проблемой
Гены, не дающие спать
Иллюстрация: Алексей Таранин

Недосыпание и бессонница преследуют современного человека. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), нарушениями сна страдает около 40% населения Земли. Чтобы обратить внимание человечества на эту проблему, ВОЗ даже учредила Всемирный день сна. Его празднуют в пятницу второй полной недели первого месяца весны, в этом году он выпал на 16 марта.

Нормальная продолжительность сна взрослого человека — семь-восемь часов, ребенка — до десяти часов. Бессонница, она же инсомния, встречается у людей всех возрастов. Человек мало или плохо спит, а иногда и то и другое, причем регулярно в течение длительного времени (от трех раз в неделю на протяжении месяца и более). Выделяют два вида инсомнии — первичную и вторичную. 

«О первичной инсомнии говорят, когда есть трудности сна, и это нельзя объяснить никакими другими болезнями — неврологическими, психиатрическими, онкологическими болями, — пояснил “Стимулу” кандидат медицинских наук Александр Пальман, заведующий сомнологическим кабинетом, доцент кафедры терапии Первого МГМУ им. И. М. Сеченова. — Если, к примеру, у человека сильные боли в суставах и он от этого не спит или не спит из-за онкологических болей, то это инсомния не как самостоятельное заболевание, это вторичная инсомния. И тут мы в значительной мере делаем упор на лечение первопричины».

Причинами первичной инсомнии могут быть сильный эмоциональный стресс, путешествия и смена часовых поясов, частые командировки, нарушение режима сна, неблагоприятная обстановка, например слишком твердая или мягкая постель, незнакомое место, некомфортная температура в помещении, шум, недостаток кислорода, неприятный запах.

Симптомы инсомнии на первый взгляд очень просты: человек плохо засыпает или просыпается раньше времени. Однако наука разделяет все симптомы на три группы.

magnifier.png Последствия бессонницы — сниженная концентрация, неспособность сосредоточиться, замедленная реакция. У человека с нарушениями сна снижается работоспособность, производительность и обучаемость, он склонен к перепадам настроения и депрессии

Пресомнические. Основной симптом этой группы — трудности при засыпании, которые при хроническом течении могут стать причиной патологической боязни ритуала отхода ко сну. Оказываясь в постели, пациент утрачивает желание спать, делает множество попыток выбрать удобную позу, появляются депрессивные мысли. Если заснуть все-таки удается, разбудить может любой шум. При пресомнических нарушениях человеку требуется для засыпания от одного до двух часов, тогда как здоровый человек засыпает в течение получаса.

Интрасомнические. Человек часто просыпается среди ночи и долго не может заснуть. Сон прерывается при малейших внешних (посторонние звуки) или внутренних (кошмары, боль) факторах.

Постсомнические. Пациент просыпается раньше положенного. Появляется ощущение усталости, чувство неудовлетворенности ночным сном, нет желания делать привычные дела.

Наиболее характерное последствие бессонницы — сниженная концентрация, неспособность сосредоточиться, замедленная реакция. У человека с нарушениями сна снижается работоспособность, производительность и обучаемость, он подвержен резким перепадам настроения и депрессивным состояниям. Постоянная дневная сонливость со временем может превратиться в синдром хронической усталости, требующий вмешательства врача.

Бессонница может осложнить течение заболеваний. Нарушения сна ухудшают работу центральной нервной системы, приводят к обострению психических расстройств и неврозов. Ученые выяснили, что бессонница приводит к органическим поражениям мозга, снижению эмоциональной и познавательной функции. При тяжелой затяжной бессоннице люди страдают от серьезных когнитивных расстройств.

«Исследования достаточно четко показали, — говорит Александр Пальман, — что сон менее четырех часов в сутки на регулярной основе повышает подверженность болезням и увеличивает риск смерти. Но в последнее время появились данные, что сон менее шести часов в сутки на постоянной основе тоже повышает эти риски». 


Эхо циркадных ритмов

Природой предусмотрено, что человек спит в темное время суток. Когда свет поступает на сетчатку, мы активны. 

Чередование всех процессов, происходящих в организме, определяют «биологические часы». Самый главный ритм, который управляет жизнью живых существ, — суточный. Он называется циркадным или циркадианным (лат. circa — около, dies — день), то есть имеет период около 24 часов. Ритм приурочен к вращению Земли, смене светлого и темного времени суток.

magnifier.png Центр «биологических часов» — головной мозг, а точнее, нейроны гипоталамуса. Их скопление называют супрахиазматическим ядром, и от него зависит заданный ход «биологических часов» человека

Центр «биологических часов» — головной мозг, а точнее, нейроны гипоталамуса. Их скопление называют супрахиазматическим ядром, и от него зависит заданный ход «часов». Главный участник этого процесса — солнечный свет. Зрительные анализаторы улавливают любое изменение в уровне освещенности. То есть глаза информируют мозг, к примеру, о закате, а он, в свою очередь, транслирует эту информацию в супрахиазматическое ядро гипоталамуса.

Ядро же оказывает воздействие на работу эпифиза, или шишковидного тела, что приводит к увеличению выработки мелатонина. Он необходим, чтобы притормозить деятельность ЦНС, задать нейронной системе головного мозга «ночной» ритм работы. При этом человек начинает ощущать сонливость, зевать, потирать глаза. Мелатонин очень важен для нормального отдыха, и его концентрация выше всего именно ночью.

Нарушение циркадных ритмов снижает уровень мелатонина по ночам, что мешает человеку высыпаться. Без мелатонина мозг активен круглые сутки, поэтому после сна чувствуется усталость, а на полноценное восстановление даже не приходится надеяться.


И все-таки генная матрица?

Оказывается, существуют специальные «часовые гены», которые регулируют образование белков, ответственных за проявление активности. Первый такой ген нашли в геноме мушки-дрозофилы, его назвали Period, или Per. Потом стало ясно, что подобных генов несколько: BMal, Clock, Per, Cry, Rev-erbα, Rora и другие. После того как ученые научились отключать их, стало ясно, что, например, без гена Cry1 суточный цикл становится укороченным, а без Cry2 — удлиненным. Если же выключить два этих гена, животное (опыты проводились на мышах) полностью теряет чувство времени.

magnifier.png Существуют специальные «часовые гены», которые регулируют образование белков, ответственных за проявление активности. Первый такой ген нашли в геноме мушки-дрозофилы, его назвали Period, или Per

Прорывным оказалось исследование американских генетиков 2016 года, которые выделили «ген бессонницы» NMu, чрезмерная активность которого приводит к почти полной потере сна. Команда исследователей из Калифорнийского технологического института во главе с Дэвидом Проубером наблюдала за поведением рыб, в зародыш которых была «встроена» дополнительная хромосома, которая содержала в себе дополнительную копию одного из их генов, задействованных в работе их мозга.

Эта хромосома была устроена таким образом, что она «включалась» только в том случае, если ученые нагревали рыбу до 37 градусов Цельсия, что позволило ученым исследовать функции каждого из изученных фрагментов ДНК.

Перебрав несколько сотен вариантов таких генов, ученые обнаружили целый ряд участков генома, появление лишних копий которых так или иначе влияло на режим бодрствования и сна у рыб-зебр. Наиболее заметным из них был ген NMu.

Появление дополнительной копии этого гена приводило к драматическим последствиям — в первую ночь после активации хромосомы рыба-зебра вообще не спала, а в последующие дни и ночи испытывала серьезные проблемы с засыпанием и поддержанием нормального распорядка дня. Со временем рыбы переходили в состояние, по симптомам напоминающее человеческую бессонницу.

В последние годы материалом для исследований все чаще становятся образцы человеческих ДНК. Материалом одного из исследований, проведенных сотрудниками Калифорнийского университета в Сан-Диего, стали образцы ДНК более 33 тысяч американских военных. Их разделили на группы в зависимости от европейского, африканского или латиноамериканского происхождения. Исследование продемонстрировало генетическую связь бессонницы и ряда заболеваний, к примеру диабета второго типа. У участников европейского происхождения была отмечена сильная генетическая связь между бессонницей и депрессией.

magnifier.png Люди проводят во сне примерно треть жизни, но механизм сна, как и детальная картина причин его расстройств, по-прежнему остается загадкой

В недавней статье в Molecular Psychiatry описан метод полногеномного поиска ассоциаций, основная цель которого — идентификация генетических факторов риска. Анализируя генетические данные сотен и тысяч людей, страдающих бессонницей, можно найти варианты генов, которые могут быть связаны с этой проблемой. Однако нужно отметить, что, вероятно, не все гены, которые выявлены, напрямую вызывают бессонницу без других побочных симптомов.

«И все же бессонница в этом эксперименте — просто симптом каких-то других сбоев в организме», — считает научный сотрудник Центра исследований мозга при Венском медицинском университете Роман Романов.

Люди проводят во сне примерно треть жизни, но механизм сна, как и детальная картина причин его расстройств, по-прежнему остается загадкой.  


Еще по теме