Hvad får os til at falde i søvn? Svaret ligger måske ikke kun i vores hjerner, men også i deres komplekse samspil med de mikroorganismer, der lever i vores tarme. Ny forskning fra Washington State University antyder et nyt paradigme for forståelsen af søvn og viser, at et stof, der findes i bakteriernes netlignende vægge, kendt som peptidoglycan, forekommer naturligt i musenes hjerner og er tæt forbundet med søvncyklussen.

Disse resultater tjener til at opdatere en bredere hypotese, der er blevet udviklet på WSU i årevis – nemlig at søvn opstår som følge af kommunikation mellem kroppens søvnregulerende systemer og de mange mikrober, der lever inden i os. “Dette har tilføjet en ny dimension til vores tidligere resultater,” siger Erika English, som er ph.d.-studerende ved WSU og hovedforfatter til to nyligt publicerede videnskabelige artikler, der præsenterer resultaterne.

Søvn som et resultat af samspillet mellem kroppen og dens mikroorganismer

Synspunktet om, at søvn opstår som følge af denne “holobiont-tilstand”, er en del af en voksende mængde beviser, der tyder på, at vores tarmmikrobiom spiller en vigtig rolle for kognition, appetit, sexlyst og andre aktiviteter – et synspunkt, der vender op og ned på traditionelle hjernecentrerede modeller for kognition og har konsekvenser for vores forståelse af evolution og fri vilje samt for udviklingen af fremtidige behandlinger af søvnforstyrrelser.

Nylige resultater om peptidoglycan (PG) understøtter denne hypotese og antyder en mulig regulerende rolle for bakterielle cellevægsprodukter i søvnen. PG er kendt for at fremme søvn, når det indsprøjtes i dyr, men indtil for nylig antog man, at det ikke kom naturligt ind i hjernen. English fandt ud af, at PG sammen med dets receptormolekyler, der er involveret i PG-signalering og -kommunikation, var til stede forskellige steder i hjernen, hvor koncentrationerne varierede afhængigt af tidspunktet på dagen og søvnmangel.

Resultaterne blev offentliggjort i juli i Frontiers in Neuroscience; den mangeårige søvnforsker og WSU Regents Professor James Krueger var medforfatter til artiklen. English er også hovedforfatter på en nylig artikel sammen med Krueger i tidsskriftet Sleep Medicine Reviews, som præsenterer “holobiont state”-hypotesen om søvn. Denne artikel samler to fremherskende synspunkter. Den ene antager, at søvnen reguleres af hjernen og de neurologiske systemer. Den anden fokuserer på “lokal søvn”, som ser søvn som et resultat af en ophobning af søvnlignende tilstande i små cellulære netværk i hele kroppen. Sådanne søvnlignende tilstande er blevet observeret i celler in vitro, kendt som “søvn i en skål”-modellen.

Når disse mindre søvnfaser ophobes, som når lyset slukkes i et hus, går kroppen fra vågenhed til søvn. Den nye hypotese forener disse teorier og antyder, at søvn er resultatet af samspillet mellem kroppen og dens mikroorganismer – to autonome systemer, der interagerer og overlapper hinanden. “Det er ikke det ene eller det andet, det er begge dele. De er nødt til at arbejde sammen,” siger English. “Søvn er i virkeligheden en proces. Den foregår ved forskellige hastigheder på forskellige niveauer af celle- og vævsorganisation og er resultatet af en omfattende koordinering.”

Søvnmønstre og tarmmikrobiomets funktion

Forbindelser mellem mikrobiomet og adfærd dukker op på flere fronter, hvilket tyder på, at mikroorganismer, der dannes i tarmen, spiller en vigtig rolle i kognition og grundlæggende menneskelig adfærd. Dette arbejde vender op og ned på det traditionelle syn på menneskelig neurologi og antyder, at den ikke udelukkende er top-down – dvs. resultatet af beslutningsprocesser i hjernen – men bottom-up – dvs. drevet af bittesmå organismer, hvis evolution har gjort dyr til deres værter, og hvis behov påvirker deres værters aktiviteter og kognition.

“Vi har et helt samfund af mikrober, der lever inde i os. Disse mikrober har en meget længere evolutionær historie end noget pattedyr, fugl eller insekt – meget længere, milliarder af år længere”, siger Krueger, som blev udnævnt til en “levende legende inden for søvnforskning” af Sleep Research Society i 2023. “Vi tror, at søvnevolutionen begyndte for æoner siden med bakteriers aktivitet/inaktivitet-cyklus, og at de molekyler, der drev den cyklus, er relateret til dem, der driver kognitionen i dag.”

English’ arbejde bygger på kendte forbindelser mellem bakterier og søvn, herunder det faktum, at søvnmønstre påvirker tarmmikrobiomets funktion, og at bakterieinfektioner får folk til at sove mere. De nye resultater rejser spørgsmål, som English gerne vil forfølge yderligere. “Nu hvor verden har erkendt, hvor vigtige mikrober er, ikke kun for sygdomme, men også for helbredet, er det en meget spændende tid at udvide vores forståelse af, hvordan vi kommunikerer med vores mikrober, og hvordan vores mikrober kommunikerer med os,” siger hun.