Наше понимание причин сна, возможно, выходит за рамки исключительно мозговой активности, охватывая сложное взаимодействие тела с микроорганизмами, обитающими, в частности, в кишечнике. Недавние исследования, проведенные учеными Университета штата Вашингтон (WSU), предлагают новую парадигму в изучении сна, предполагая, что наши микробы могут быть столь же важны для него, как и нейроны.
Это открытие указывает на значимую роль пептидогликана – вещества, входящего в состав клеточных стенок бактерий. Исследователи обнаружили, что пептидогликан естественным образом присутствует в мозге мышей, и его уровни тесно связаны с циклом сна и бодрствования. Эти результаты подкрепляют развивавшуюся на протяжении многих лет гипотезу WSU о том, что сон является результатом коммуникации между системами регуляции сна организма и многочисленными микробами, живущими внутри нас.
«Это добавило новое измерение к тому, что мы уже знаем», – отметила Эрика Инглиш, докторант WSU и ведущий автор двух недавних научных публикаций, представляющих эти выводы. Ее работа, опубликованная в журнале *Frontiers in Neuroscience*, продемонстрировала, что пептидогликан, наряду с рецепторными молекулами, участвующими в его сигнализации, присутствует в различных областях мозга. При этом уровни данного вещества изменялись в зависимости от времени суток и состояния депривации сна.
Взгляд на сон как на результат «холобионтного состояния» – то есть взаимодействия организма и его микробиома – примыкает к растущему объему данных, которые указывают на ключевую роль кишечных микроорганизмов в когнитивных функциях, аппетите, половом влечении и других процессах. Эта концепция переворачивает традиционные, ориентированные на мозг модели познания, имея глубокие последствия для нашего понимания эволюции, свободы воли, а также разработки будущих методов лечения нарушений сна.
Ранее считалось, что пептидогликан, хотя и вызывает сон при инъекциях животным, не проникает в мозг естественным путем. Однако новые данные показывают, что это не так, и предполагают возможную регулирующую роль продуктов бактериальных клеточных стенок в процессе сна.
Вторая работа, соавтором которой также является Эрика Инглиш вместе с профессором Джеймсом Крюгером, опубликована в журнале *Sleep Medicine Reviews*. Она предлагает целостную «холобионтную» гипотезу сна, объединяющую две преобладающие точки зрения. Одна из них утверждает, что сон регулируется мозгом и неврологическими системами. Другая фокусируется на так называемом «локальном сне» – представлении о том, что дремота является результатом накопления состояний, похожих на сон, в небольших клеточных сетях по всему телу. Такие состояния наблюдались даже в клеточных культурах в лабораторных условиях, получив название модели «сна в чашке Петри».
По мере накопления этих меньших «очагов сна», подобно тому, как гаснут огни в доме, организм переходит от бодрствования к сну. Новая гипотеза объединяет эти теории, предполагая, что сон возникает в результате взаимодействия между телом и его микроорганизмами – двумя автономными системами, которые постоянно взаимодействуют и пересекаются.
«Это не одно или другое, это оба. Они должны работать вместе, – подчеркнула Инглиш. – Сон – это действительно процесс. Он происходит с разной скоростью на разных уровнях клеточной и тканевой организации и является результатом обширной координации».
Связи между микробиомом и поведением проявляются по нескольким направлениям, указывая на то, что микроорганизмы, формирующиеся в кишечнике, играют важную роль в познании и фундаментальных человеческих моделях поведения. Эта работа опровергает традиционный взгляд на человеческую неврологию, предполагая, что она не является полностью нисходящей – то есть результатом принятия решений в мозге, – а скорее восходящей, движимой крошечными организмами, чья эволюция сформировала животных как их хозяев, и чьи потребности влияют на деятельность и познание этих хозяев.
«У нас есть целое сообщество микробов, живущих внутри нас. Эти микробы имеют гораздо более долгую эволюционную историю, чем любое млекопитающее, птица или насекомое – намного более долгую, на миллиарды лет дольше», – пояснил Крюгер, названный «Живой легендой в исследованиях сна» Обществом исследований сна в 2023 году. – «Мы думаем, что эволюция сна началась эоны назад с цикла активности/бездействия бактерий, и молекулы, которые управляли этим, связаны с теми, что управляют познанием сегодня».
Работа Эрики Инглиш расширяет известные связи между бактериями и сном, включая тот факт, что режимы сна влияют на функцию кишечного микробиома, а бактериальные инфекции вызывают увеличение продолжительности сна. Новые открытия начинают углубляться в вопросы, которые Инглиш с нетерпением ждет возможности исследовать дальше.
«Теперь, когда мир осознал, насколько важны микробы – не только для болезней, но и для здоровья, – это очень захватывающее время, чтобы начать расширять наше понимание того, как мы общаемся с нашими микробами и как наши микробы общаются с нами», – заключила она.
