Čo nás núti zaspať? Odpoveď sa môže skrývať nielen v našom mozgu, ale aj v jeho zložitej interakcii s mikroorganizmami, ktoré žijú v našich črevách. Nový výskum z Washingtonskej štátnej univerzity naznačuje novú paradigmu pre pochopenie spánku, keď ukazuje, že látka, ktorá sa nachádza v sieťovitých stenách baktérií, známa ako peptidoglykán, sa prirodzene vyskytuje v mozgoch myší a úzko súvisí so spánkovým cyklom.

Tieto zistenia slúžia na aktualizáciu širšej hypotézy, ktorá sa na WSU rozvíja už roky – a to, že spánok vzniká na základe komunikácie medzi systémami regulujúcimi spánok v tele a početnými mikróbmi, ktoré v nás žijú. „Naše predchádzajúce zistenia tak získali nový rozmer,“ povedala Erika Englishová, doktorandka na WSU a hlavná autorka dvoch nedávno publikovaných vedeckých článkov, v ktorých sa tieto zistenia prezentujú.

Spánok ako výsledok interakcie medzi telom a jeho mikroorganizmami

Tento názor, že spánok vzniká z tohto „holobiontného stavu“, je súčasťou rastúceho počtu dôkazov, ktoré naznačujú, že náš črevný mikrobióm zohráva dôležitú úlohu pri poznávaní, chuti do jedla, sexuálnom apetíte a ďalších činnostiach – názor, ktorý stavia na hlavu tradičné modely poznávania zamerané na mozog a má dôsledky pre naše chápanie evolúcie a slobodnej vôle, ako aj pre vývoj budúcich liečebných postupov pri poruchách spánku.

Nedávne zistenia o peptidoglykane (PG) podporujú túto hypotézu a naznačujú možnú regulačnú úlohu produktov bakteriálnej bunkovej steny v spánku. Je známe, že PG podporuje spánok, keď sa podáva zvieratám, ale donedávna sa predpokladalo, že sa do mozgu prirodzene nedostáva. Angličania zistili, že PG spolu s jeho receptorovými molekulami, ktoré sa podieľajú na signalizácii a komunikácii PG, je prítomný na rôznych miestach v mozgu, pričom jeho koncentrácia sa mení v závislosti od dennej doby a spánkovej deprivácie.

Výsledky boli publikované v júli v časopise Frontiers in Neuroscience; spoluautorom článku je dlhoročný výskumník spánku a profesor WSU Regents James Krueger. English je tiež hlavným autorom nedávneho článku, ktorého spoluautorom je Krueger, v časopise Sleep Medicine Reviews, ktorý predstavuje hypotézu „holobytného stavu“ spánku. Tento článok spája dva prevládajúce názory. Jeden predpokladá, že spánok je regulovaný mozgom a neurologickými systémami. Druhý sa zameriava na „lokálny spánok“, ktorý vníma spánok ako výsledok akumulácie stavov podobných spánku v malých bunkových sieťach v celom tele. Takéto stavy podobné spánku boli pozorované v bunkách in vitro, známe ako model „spánku v miske“.

Keď sa tieto menšie spánkové fázy nahromadia, podobne ako keď sa v dome zhasne svetlo, telo sa preklopí z bdelosti do spánku. Nová hypotéza spája tieto teórie a naznačuje, že spánok je výsledkom interakcie medzi telom a jeho mikroorganizmami – dvoma autonómnymi systémami, ktoré sa navzájom ovplyvňujú a prekrývajú. „Nie je to jedno alebo druhé, je to oboje. Musia spolupracovať,“ povedal English. „Spánok je skutočne proces. Prebieha rôznou rýchlosťou pre rôzne úrovne organizácie buniek a tkanív a je výsledkom komplexnej koordinácie.“

Spánkové vzorce a funkcia črevného mikrobiómu

Súvislosti medzi mikrobiómom a správaním sa objavujú na viacerých frontoch, čo naznačuje, že mikroorganizmy vytvorené v črevách zohrávajú dôležitú úlohu v poznávaní a základnom ľudskom správaní. Táto práca stavia na hlavu tradičný pohľad na ľudskú neurológiu a naznačuje, že nie je úplne zhora nadol – t. j. výsledkom rozhodovacích procesov v mozgu, ale zdola nahor – t. j. riadená drobnými organizmami, ktorých evolúcia urobila zo zvierat ich hostiteľov a ktorých potreby ovplyvňujú činnosti a poznávanie ich hostiteľov.

„Žije v nás celé spoločenstvo mikróbov. Tieto mikróby majú oveľa dlhšiu evolučnú históriu ako akýkoľvek cicavec, vták alebo hmyz – oveľa dlhšiu, o miliardy rokov dlhšiu,“ povedal Krueger, ktorého Spoločnosť pre výskum spánku v roku 2023 vymenovala za „žijúcu legendu výskumu spánku“. „Veríme, že evolúcia spánku sa začala pred eónmi s cyklom aktivity/neaktivity baktérií a že molekuly, ktoré tento cyklus riadili, sú príbuzné s tými, ktoré dnes riadia poznávanie.“

Englishova práca vychádza zo známych súvislostí medzi baktériami a spánkom vrátane toho, že spánkové vzorce ovplyvňujú funkciu črevného mikrobiómu a že bakteriálne infekcie spôsobujú, že ľudia viac spia. Nové zistenia vyvolávajú otázky, ktorým by sa English chcel ďalej venovať. „Teraz, keď si svet uvedomil, aké dôležité sú mikróby nielen pre choroby, ale aj pre zdravie, je veľmi vzrušujúci čas na rozšírenie nášho chápania toho, ako komunikujeme s našimi mikróbmi a ako naše mikróby komunikujú s nami,“ povedala.