ความอดอยากทำให้สมองของแมลงวันอดหลับอดนอนเฉียบแหลม

นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์พบว่าความอดอยากทำให้ความต้องการอาหารมาแทนที่ความต้องการการนอนหลับ เช่นเดียวกับมนุษย์และหนู แมลงวันผลไม้ไม่สามารถอยู่รอดได้หากปราศจากการนอนหลับ แต่ในกลุ่มของแมลงวันที่ออกแบบมาให้ไวต่อการอดนอน ความอดอยากเกือบสามเท่าของระยะเวลาที่พวกมันสามารถอยู่ได้โดยไม่มีการนอนหลับ นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าความสามารถในการต้านทานผลของการอดนอนเชื่อมโยงกับโปรตีนที่ช่วยให้สมองของแมลงวันผลไม้จัดการการจัดเก็บและการใช้ไขมัน ซึ่งเป็นโมเลกุลประเภทหนึ่งที่ประกอบด้วยไขมัน เช่น คอเลสเตอรอล และวิตามินที่ละลายในไขมัน เช่น วิตามินเอ และดี Paul Shaw, PhD, ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาและระบบประสาทกล่าวว่า "ยาหลักที่เราต้องทำให้ผู้คนหลับหรือทำให้พวกเขาตื่น ล้วนมีเป้าหมายที่วิถีทางจำนวนเล็กน้อยในสมอง ซึ่งทั้งหมดเกี่ยวข้องกับสารสื่อประสาท" กายวิภาคศาสตร์ "การปรับเปลี่ยนการประมวลผลไขมันด้วยยาอาจทำให้เรามีวิธีใหม่ในการแก้ปัญหาการนอนหลับที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นหรือมีผลข้างเคียงน้อยลง" การศึกษาปรากฏออนไลน์ในวันที่ 31 สิงหาคมในPLoS Biology การค้นพบนี้เพิ่มรอยย่นใหม่ให้กับความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างการนอนหลับและการเผาผลาญอาหาร นักวิทยาศาสตร์ตระหนักเมื่อประมาณทศวรรษที่แล้วว่าการนอนหลับไม่เพียงพอส่งผลให้เกิดโรคอ้วนและก่อให้เกิดโรคเบาหวานและโรคหลอดเลือดหัวใจ จนถึงขณะนี้ยังไม่มีใครเชื่อมโยงยีนที่เชื่อมโยงกับไขมันที่ควบคุมความต้องการการนอนหลับ Clay Semenkovich, MD, ผู้เชี่ยวชาญด้านไขมันในมหาวิทยาลัย Washington อดอยาก ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องโดยตรงกับการศึกษานี้ กล่าวว่า ผลลัพธ์ที่ได้สอดคล้องกับการรับรู้ที่เพิ่มขึ้นว่าสิ่งมีชีวิตใช้ไขมันมากกว่าการเก็บพลังงาน Semenkovich, ศาสตราจารย์ด้านการแพทย์ของ Herbert S. Gasser กล่าวว่า "เห็นได้ชัดว่าไขมันทำหน้าที่เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณในหลายบริบท "หากคุณระบุไขมันที่เหมาะสมซึ่งเกี่ยวข้องกับการควบคุมการนอนหลับและหาวิธีควบคุมไขมันเหล่านี้ คุณอาจสามารถลดความทุกข์ทรมานที่เกี่ยวข้องกับการอดนอนหรือความต้องการตื่นนอนได้" ชอว์ใช้แมลงวันผลไม้เป็นต้นแบบสำหรับผลกระทบของการนอนหลับในสิ่งมีชีวิตที่สูงขึ้น เขาเป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกๆ ที่พิสูจน์ได้ว่าแมลงวันเข้าสู่สภาวะที่เทียบได้กับการนอนหลับ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าพวกมันมีช่วงเวลาที่ไม่มีการใช้งาน ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการกระตุ้นมากขึ้นเพื่อปลุกพวกมัน เช่นเดียวกับมนุษย์ แมลงวันที่ไม่ได้นอนในวันหนึ่งจะพยายามชดเชยด้วยการนอนให้มากขึ้นในวันรุ่งขึ้น ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าหนี้การนอน แมลงวันที่อดนอนยังทำการทดสอบความสามารถในการเรียนรู้อย่างง่ายได้ไม่ดี การศึกษาในห้องปฏิบัติการอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าการอดอาหารหรือในกรณีของอาสาสมัครที่เป็นมนุษย์ การอดอาหารทำให้นอนหลับน้อยลง การวิจัยล่าสุดยังแสดงให้เห็นว่าความอดอยากสามารถเปลี่ยนระดับกิจกรรมของยีนที่จัดการการจัดเก็บและการใช้ไขมัน ก่อนหน้านี้ ห้องทดลองของ Shaw แสดงให้เห็นว่าแมลงวันผลไม้ที่มีการกลายพันธุ์ในยีนบอกเวลาจะสะสมภาระการนอนได้เร็วกว่ามาก และเริ่มตายหลังจากตื่นนอนเพียง 10 ชั่วโมง Matt Thimgan, PhD, ผู้ร่วมวิจัยหลังปริญญาเอก รายงานในเอกสารฉบับใหม่ว่าแมลงวันผลไม้ที่หิวโหยจะใช้เวลาตื่นนานขึ้น และการอดอาหารแมลงวันผลไม้ด้วยการกลายพันธุ์ของยีนจับเวลาสามารถอยู่ได้นานถึง 28 ชั่วโมงโดยไม่ต้องนอน นักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบแมลงวันที่อดอยากและอดนอนเพื่อหาตัวบ่งชี้ 2 ประการของการนอนหลับ ได้แก่ เอนไซม์ในน้ำลายและความสามารถของแมลงวันในการเรียนรู้ที่จะเชื่อมโยงแสงกับสิ่งเร้าที่ไม่พึงประสงค์ การทดสอบทั้งสองแสดงให้เห็นว่าแมลงวันที่หิวโหยไม่ได้ง่วงนอน "จากมุมมองของวิวัฒนาการ สิ่งนี้สมเหตุสมผล" Thimgan กล่าว "ถ้าคุณอดอยาก คุณต้องแน่ใจว่าคุณอยู่เหนือเกมของคุณด้วยความรู้ความเข้าใจ เพื่อเพิ่มโอกาสในการหาอาหารแทนที่จะเป็นอาหารให้คนอื่น" นักวิทยาศาสตร์พบผลกระทบคล้ายกับการอดอาหารในแมลงวันผลไม้ โดยยีนที่เรียกว่า Lipid storage droplet 2 (LSD2) ถูกปิดใช้งาน หลังจากการอดนอน แมลงวันที่มีการกลายพันธุ์ของ LSD2 มีโอกาสน้อยกว่าที่จะนอนหลับเป็นระยะเวลานาน และยังคงทำคะแนนสูงในการทดสอบการเรียนรู้ "การกลายพันธุ์ของ LSD2 ดูเหมือนจะหมุนเวียนไขมันอย่างต่อเนื่องผ่านคลังเก็บในเซลล์ ใส่เข้าและย้ายออกอย่างรวดเร็ว" Thimgan กล่าว "การปิดใช้งาน LSD2 ดูเหมือนจะทำให้เซลล์จับไขมันและใช้งานได้อย่างถูกต้องได้ยาก และเราคิดว่าสิ่งนี้บั่นทอนความสามารถของเซลล์สมองในการตอบสนองต่อการอดนอน"