БИОХИМИЯ СНА

БИОХИМИЯ СНА

Носиров Мирюсуф Мирсултонович

студент, Ташкентский Государственный стоматологический институт,

Узбекистан, г. Ташкент

Ходжаева Мупаррах Юлдашевн

канд. хим. наук, доц., Ташкентский Государственный стоматологический институт,

Узбекистан, г. Ташкент

BIOCHEMISTRY OF SLEEP

Miryusuf Nosirov

 Student, Tashkent State Dental Institute,

Uzbekistan, Tashkent

Muparrakh Khodjaeva

PhD in Chemistry, assistant professor, Tashkent State Dental Institute,

Uzbekistan, Tashkent

АННОТАЦИЯ

Сон неотъемлемая часть нормальной жизнедеятельности и его качество зависит не только от деятельности организма во время бодрствования, но и продолжительность жизни. Сон одна из самых малоисследованных и скрытых аспектов жизни человека. Повышенная смертность от рака, сердечно-сосудистых заболеваний и суицидов наблюдалась как у коротко-, так и у долгоспящих людей, что свидетельствует о влияние сна как на физическое, так и на психическое здоровье человека. Проведенные исследования показали, что все болезни, которые связаны со сном так или иначе влияют на развитие сердечно-сосудистых, неврологических и психических заболеваний и, как следствие на качество жизни, а также на преждевременную смерть.

ABSTRACT

Sleep is an integral part of normal physiological functioning and its quality depends not only on the activity of the body during wakefulness, but also on lifespan. Sleep is one of the most poorly understood and concealed aspects of human life. Increased mortality from cancer, cardiovascular disease, and suicide has been observed in both short and long sleepers, indicating that sleep influences both physical and mental health. Conducted research has shown that all diseases associated with sleep in one way or another affect the development of cardiovascular, neurological, and psychiatric disorders, and as a result, affect the quality of life and premature death.

Ключевые слова: сон, быстрый сон, медленный сон, сердечно-сосудистые и психические заболевания, цитокины, интерлейкин -1бетта, аденозин, окись азота, простагландины.

Keywords: Sleep, Rapid Eye Movement (REM) sleep, Non-Rapid Eye Movement (NREM) sleep, Cardiovascular and Mental disorders, Cytokines, Interleukin-1 beta, Adenosine, Nitric Oxide, Prostaglandins.

Методы и обсуждение:

Сон связан с изменениями в экспрессии многих молекул, некоторые из которых непосредственно участвуют в регуляции сна.

Глицин. Было высказано предположение, что аминокислота глицин является нейромедиатором в спинном мозге млекопитающих. Глицин участвует прежде всего в одном аспекте цикла сна-бодрствования, а именно в регуляции мышечного тонуса и, в частности, мышечной атонии, возникающую во время быстрого сна. Глицин образуется из серина с помощью фермента серингидроксиметилтрансферазы (SGMT). Действие глицина прекращается высокоаффинной транспортной системой. Глицин активирует хлоридопроводимый ионный канал, по структуре схожий с рецептором ГАМК, который блокируется стрихнином. Записи с моторных нейронов спинного мозга показали, что они получают поток ингибирующих синаптических потенциалов, которые делают их «тихими» во время RЕМ-сна, и что эти ингибирующие потенциалы могут быть заблокированы применением стрихнина. Нейроны, содержащие глицин, расположены по всему спинному мозгу и продолговатому мозгу. Популяция крупных глициниергических нейронов в области Магуна и Райнса вентромедиального продолговатого мозга, которые получают глутаматергические входящие связи от нейронов мышечной атонии во время RЕМ-сна в дорсолатеральной  ретикулярной формации моста, наиболее тесно связаны с мышечной атонией во время RЕМ-сна. Однако спинномозговые глициниергические нейроны также могут быть связаны теми же глутаматергическими нейронами мышечной атонии во время RЕМ-сна.

Глутамат. Глутамат — это наиболее широко используемый возбудительный нейромедиатор в центральной нервной системе млекопитающих. Глутамат является основным нейромедиатором, используемым подавляющим большинством ретикулярной формации, таламических и кортикальных нейронов, которые играют ключевую роль в генерации характерной электрической активности, зафиксированной в электроэнцефалограмме (6).

Регуляция REM-сна гистамином. Нейроны, содержащие гистамин и расположенные в туберомаммиллярных ядрах заднего гипоталамуса, стимулируют кортикальную активацию через диффузные проекции. Как и норадренергические и серотонинергические нейроны, гистаминергические нейроны также имеют более высокую активность в период бодрствования, снижают свою активность во время медленного волнового сна и перестают испускать импульсы во время REM-сна.

Ацетилхолин и влияние его на REM-сон. Внутримышечное введение антагониста ацетилхолина скополамина значительно задерживает начало REM-сна, тогда как внутривентрикулярное введение агонистов ацетилхолина или ингибиторов ацетилхолинэстеразы, увеличивая уровень ацетилхолина, увеличивают REM-сон за счет сокращения времени начала и увеличения длительности эпизодов REM-сна (7).

Таким образом, привлекательной является идея того, что одна или несколько из этих молекул, или изменения в молекулярных событиях, вызванных этими молекулами, могут служить индикатором сонливости и длительности бодрствования. Предсказывать, как долго человек будет спать, если это возможно и коррелировать это со статусом выполнения своих обязанностей и использовать эти данные при диагностике основных нарушений сна.

Однако другим выводом будет то, что биологические действия каждой определенной молекулы, регулирующей сон, многообразны, и каждой молекуле регуляции сна не хватает специфичности для сна. Для изучения сна, а также его нарушений в настоящее время используется полисомнография – метод, при котором одновременно регистрируются ЭЭГ, электромиограммы, электрокардиограммы, уровни сатурации кислорода в крови, выраженность храпа и др. Полученные данные и их анализ заносится на гипнограмму, которая отражает динамику стадий сна во время ночного мониторинга.

На протяжении ночи циклическая смена NREM (сон без быстрого движения глаз) и REM (сон с быстрым движением глаз) сна происходит около 5 раз, но зависит от индивидуальных особенностей, но они в настоящее время изучены недостаточно. В настоящее время предложены около 30 теорий функционального предназначения сна из них выбраны три основных типа: компенсаторно-восстановительный, информационный, психодинамический.

Исследования показывают, что NREM сон играет важную роль в фиксации заученного материала и процессов памяти. Ученые предполагают, что быстрый сон обеспечивает «негативное обучение», при котором забывается ненужная информация. Стадию REM cна связывают собучением и с упорядочением информации, при этом краткосрочная память переходит в долгосрочную и завершается обработка информации, которая была начата в медленном сне. По мнению некоторых ученых, NREM сон имеет значение при организации вербального обучения.

Необходимо отметить, что смена стадий сна возможно обеспечивает смену функциональных состояний центральной нервной системы, которая необходима ей для нормального функционирования.

Восстановительная теория предполагает, что во время сна накапливаются вещества и энергия, которые были потрачены во время бодрствования.

Для восстановления активности центральной нервной системы необходим сон.

В этой статье мы приходим к выводу, что одновременное определение нескольких таких молекул может действительно быть полезным для этих целей.

В 1909 году Японский учёный Ишимори продемонстрировал результаты своих исследований, где показал, что полученные гомогенаты головного мозга от собак, которые были лишены сна ввести недремлющим собакам, они вызывали сон (8).

Первым в Гарвардской медицинской школе было получено вещество, которое вызывало сон был «фактор S». Как выяснилось это вещество прогрессивно увеличивалось в цереброспинальной жидкости во время отсутствия сна. Фактор S в 1980-х годах был химически охарактеризован как мурамил-пептид, это класс соединений, которые известны как иммунные адъюванты и компоненты микробных клеточных стенок. Эти исследования привели к нашим современным знаниям о биохимической регуляции сна, где рассматривается роль цитокинов, таких как интерлейкин-1 β (IL1) и фактор некроза опухоли α (TNF), в регуляции сна, так как они в настоящее время являются наилучшими характеризованными средствами регуляции сна (SRS), кроме того участвуют в регуляции сна биохимические механизмы такие как аденозин, окись азота, простагландины и другие.

Вещества, регулирующие сон (SRS), образуют сложные биохимические пути, включающие положительные и отрицательные обратные связи, изменения транскрипции генов, а также обработку промежуточных продуктов. Эти SRS действуют вместе с многими другими молекулами, чтобы облегчить местные осцилляции сна. SRS действуют на нескольких временных масштабах. Для использования в качестве биомаркера сонливости, вероятно, необходимо одновременно оценивать несколько компонентов гомеостата.

Результаты и обсуждения

Симптомы, обычно связываемые с недостатком сна и хроническим воспалением, включают сонливость, усталость, плохое когнитивное функционирование, повышенную чувствительность к боли и раздражителям, чрезмерный сон и увеличение уровней циркулирующего фактора некроза опухолей альфа (TNF) у человека и уровней интерлейкина-1β (IL1) и TNF в мозге у животных. Цитокины, в том числе IL1 и TNF, участвуют в регуляции не быстрого глазного сна (NREMS (фаза медленного сна)) при физиологических и воспалительных состояниях. Введение экзогенного IL1 или TNF воспроизводит накопление этих цитокинов при недостатке сна в той мере, в которой оно вызывает вышеуказанные симптомы. Внеклеточный АТФ, связанный с нейро- и глиотрансмиссией, рецептор P2X7, играет роль в выделении глией IL1 и TNF. Эти вещества, в свою очередь, воздействуют на нейроны, изменяя их внутренние мембранные свойства и чувствительность к нейромедиаторам и нейромодуляторам, таким как аденозин, глутамат и ГАМК. Эти действия изменяют входно-выходные свойства сети, то есть происходит переход состояний. Состояния оживления происходят локально в кортикальных колоннах и определяются, используя вызванные потенциалы ответа. Одно из таких состояний, обладает свойствами сна всего организма в том смысле, что оно зависит от предшествующей клеточной активности - оно показывает гомеостаз. Состояние коры головного мозга, напоминающее сон, вызывается TNF и ассоциируется с ухудшением экспериментальных результатов. Предполагается, что АТФ, высвобождающийся внеклеточно в результате клеточной активности, инициирует механизм, с помощью которого мозг отслеживает свою предыдущую историю сна, чтобы вызвать или запретить сон. Таким образом, сон возникает как свойство популяций локальных нейронных сетей, подвергающихся переходу состояний. Конкретные нейронные группы, участвующие в сне, зависят от предыдущего использования сети, вызывающего изменения состояния локальной сети посредством механизма АТФ-цитокин-аденозин. Такие соображения добавляют сложности к поиску биохимических маркеров сонливости.

Выводы. Сон — это феномен, зависящий от использования, распределяемый по всему мозгу и в некотором биохимическом отношении контролируемый SRS, включая IL1 и TNF. Внеклеточный АТФ, высвобождающийся в ответ на нейро- и глиотрансмиссию, связывается с рецепторами типа 2 пурина, чтобы посредничать в производстве SRS и освобождении в локальных сетях. Эти и другие вещества, участвующие в регуляции сна, могут служить полезными показателями необходимости или дисфункции сна. Из-за их плеотропного характера одновременно потребуется мониторинг нескольких SRS, чтобы предоставить полезный биомаркер для сонливости.

Список литературы:

1. Воронин И.М., Бирюкова Е.В., Поночевная С.А. Вестник ЕГУ, Т.9.вып. 1, 2004г.
2. Вейн А.М., Хехт К., Сон человека. Физиология человека. М., Медицина, 1989.
3. Вейн А.М., Власов Н.А., Даллакян И.Г. и др. Адаптивная роль дельта-сна. //Физиология человека, 1985, Т.2. С. 252-257.
4. Богословский М.М., Современные представления о природе и функциях сна //Журнал высшей нервной деятельности. 1998. Т.48. С. 161-172
5. Карманова И.Г.,Эволюция сна. Л.: Наука, 1947. 174с.
6. Латаш Л.П. О функциональном назначении сна // Физиология и патология сна человека: Тез.науч.-практ. конф. М., 1975. С.34.
7. Ковров Г.В., Посохов С.И., Интегративный механизм организации сна
8. // Актуальные вопросы сомнологии: Тез.докл. 2-й Всерос. конф. М., 2000 с.49.
9. Латаш Л.П., Манов Г.А. Связь дельта-сна и физического компонента «быстрого сна» с сохранением и воспороизведением заученного перед сном рабочего материала // Физиология человека 1975 Т.2. С.262.
10. Ходжаева М.Ю., Якубова Л.К., Мухамедов Исмаил, Оценка биохимических факторов, приводящих к ксеростомии. Интернаука №8(184_1), 2021г. С. 43-48.