Co způsobuje, že usínáme? Odpověď může spočívat nejen v našem mozku, ale také v jeho složité interakci s mikroorganismy, které žijí v našich střevech. Nový výzkum z Washingtonské státní univerzity naznačuje nové paradigma pro pochopení spánku a ukazuje, že látka, která se nachází v síťovitých stěnách bakterií, známá jako peptidoglykan, se přirozeně vyskytuje v mozku myší a úzce souvisí se spánkovým cyklem.

Tato zjištění slouží k aktualizaci širší hypotézy, která se na WSU rozvíjí již řadu let – totiž že spánek vzniká na základě komunikace mezi systémy regulujícími spánek v těle a četnými mikroby, které v nás žijí. „Naše předchozí zjištění tak získala nový rozměr,“ uvedla Erika Englishová, doktorandka na WSU a hlavní autorka dvou nedávno publikovaných vědeckých článků, které tyto poznatky prezentují.

Spánek jako výsledek interakce mezi tělem a jeho mikroorganismy

Tento názor, že spánek vzniká z tohoto „holobiontního stavu“, je součástí rostoucího počtu důkazů, které naznačují, že náš střevní mikrobiom hraje důležitou roli v poznávání, chuti k jídlu, sexuálním apetitu a dalších činnostech – což je názor, který staví na hlavu tradiční modely poznávání zaměřené na mozek a má důsledky pro naše chápání evoluce a svobodné vůle, stejně jako pro vývoj budoucích léčebných postupů při poruchách spánku.

Nejnovější poznatky o peptidoglykanu (PG) tuto hypotézu podporují a naznačují možnou regulační roli produktů bakteriální buněčné stěny ve spánku. Je známo, že PG podporuje spánek, když je vstříknut zvířatům, ale donedávna se předpokládalo, že se do mozku přirozeně nedostává. Angličané zjistili, že PG spolu s receptorovými molekulami, které se podílejí na signalizaci a komunikaci PG, je přítomen na různých místech v mozku, přičemž jeho koncentrace se liší v závislosti na denní době a spánkové deprivaci.

Výsledky byly publikovány v červenci v časopise Frontiers in Neuroscience; spoluautorem článku je dlouholetý výzkumník spánku a profesor WSU Regents James Krueger. English je také hlavním autorem nedávného článku, který napsal společně s Kruegerem v časopise Sleep Medicine Reviews a který představuje hypotézu „holobytového stavu“ spánku. Tento článek spojuje dva převládající názory. Jeden předpokládá, že spánek je regulován mozkem a neurologickými systémy. Druhý se zaměřuje na „lokální spánek“, který považuje spánek za výsledek nahromadění stavů podobných spánku v malých buněčných sítích v celém těle. Takové stavy podobné spánku byly pozorovány v buňkách in vitro, což je známé jako model „spánku v misce“.

Když se tyto menší fáze spánku nahromadí, podobně jako když v domě zhasnou světla, tělo se z bdělosti přehoupne do spánku. Nová hypotéza tyto teorie spojuje a naznačuje, že spánek je výsledkem interakce mezi tělem a jeho mikroorganismy – dvěma autonomními systémy, které se vzájemně ovlivňují a překrývají. „Není to jedno nebo druhé, je to obojí. Musí spolupracovat,“ řekl English. „Spánek je skutečně proces. Probíhá různou rychlostí pro různé úrovně buněčné a tkáňové organizace a je výsledkem komplexní koordinace.“

Spánkové vzorce a funkce střevního mikrobiomu

Souvislosti mezi mikrobiomem a chováním se objevují na několika frontách, což naznačuje, že mikroorganismy vytvořené ve střevě hrají důležitou roli v poznávání a základním lidském chování. Tato práce staví na hlavu tradiční pohled na lidskou neurologii a naznačuje, že není zcela výsledkem rozhodovacích procesů v mozku shora dolů, ale zdola nahoru, tj. řízena drobnými organismy, jejichž evoluce učinila zvířata svými hostiteli a jejichž potřeby ovlivňují činnost a poznávání jejich hostitelů.

„Žije v nás celé společenství mikrobů. Tito mikrobi mají mnohem delší evoluční historii než jakýkoli savec, pták nebo hmyz – mnohem delší, o miliardy let delší,“ uvedl Krueger, kterého společnost pro výzkum spánku v roce 2023 jmenovala „žijící legendou výzkumu spánku“. „Domníváme se, že evoluce spánku začala před eony let s cyklem aktivity/neaktivity bakterií a že molekuly, které tento cyklus řídily, jsou příbuzné těm, které dnes řídí poznávání.“

Englishova práce vychází ze známých souvislostí mezi bakteriemi a spánkem, včetně toho, že spánkový režim ovlivňuje funkci střevního mikrobiomu a že bakteriální infekce způsobují, že lidé více spí. Nová zjištění vyvolávají otázky, kterými by se English chtěl dále zabývat. „Nyní, když si svět uvědomil, jak jsou mikrobi důležití nejen pro nemoci, ale i pro zdraví, je velmi vzrušující doba pro rozšíření našich znalostí o tom, jak komunikujeme s našimi mikroby a jak naši mikrobi komunikují s námi,“ řekla.