В недавнем исследовании, опубликованном в Journal of Experimental Medicine , исследователи из США использовали модели мышей, чтобы понять, как фрагментация сна влияет на иммунологические реакции и эпигенетические модификации гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников (HSPC). Они также провели испытание ограничения сна на людях, чтобы определить программирование HPSC и гемопоэз.

Исследование: сон оказывает длительное влияние на функцию и разнообразие гемопоэтических стволовых клеток. Изображение предоставлено: Юганов Константин / Shutterstock

Фон

Известно, что лишение сна влияет на здоровье человека на различных уровнях. Исследования показали, что сон необходим для оптимального функционирования иммунной системы, влияя на исходы сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), нейродегенеративных заболеваний и рака. Известно, что сон играет роль в модуляции синтеза различных сигнальных молекул воспаления и иммунного ответа.

Исследования лишения сна и болезней у мышей показали, что достаточный сон снижает цикличность HPSCs в костном мозге, ограничивая лейкоцитоз. Также было замечено, что он уменьшает поражения при атеросклеротических сердечно-сосудистых заболеваниях у мышей и людей за счет снижения концентрации моноцитов и нейтрофилов в крови.

Несмотря на множество доказательств, связывающих сон с исходами различных заболеваний и общим состоянием здоровья, хронические нарушения сна являются преобладающей проблемой современности. Недавние результаты, свидетельствующие о том, что ранний сон не компенсирует нарушенный сон, еще больше подчеркивают роль сна для здоровья человека. Однако клеточные и эпигенетические механизмы, посредством которых недостаток сна влияет на иммунную систему, остаются неизученными.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи количественно оценили состояния сна и бодрствования, а также переходные периоды, измерив сигналы электроэнцефалографии (ЭЭГ) и электромиографии (ЭМГ) от мозга и мышц соответственно на моделях мышей, подвергшихся фрагментации сна.

Solaray, пассифлора, 350 мг, 100 капсул VegCaps

Эпигеном гемопоэтических клеток-предшественников был профилирован, чтобы понять внутренние стволовые механизмы того, как сон опосредует гемопоэз. Это включало измерение активности гистондеацетилазы (HDAC) в гемопоэтических клетках-предшественниках мышей, фрагментированных во сне. Кроме того, анализы секвенирования доступного для транспозазы хроматина (ATAC-seq) были проведены на мышах, которые получали обычный сон, фрагментированный сон и фрагментированный сон с последующим восстановительным сном.

Циркулирующие лейкоциты анализировали с помощью проточной цитометрии. С помощью иммуноферментного анализа (ИФА) определяли уровни гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (Г-КСФ), макрофагального колониестимулирующего фактора (М-КСФ), фактора некроза опухоли альфа (ФНОα), интерлейкина 6 (ИЛ-6). 6) и интерлейкин 1 бета (IL-1β).

Полученные результаты

Результаты показали, что фрагментация сна усиливает переходы сон-бодрствование, что приводит к увеличению кроветворения и вызывает ацетилирование гистонов , которое изменяет эпигеном HSPCs у мышей. Во время восстановления сна, хотя кроветворение снижалось, эпигенетический отпечаток HSPC оставался, вызывая усиленные воспалительные реакции на последующие иммунные вызовы.

Используя многоцветную флуоресцентную систему слежения, исследователи обнаружили, что разнообразие гемопоэтических клонов снижается при прерывистом сне. Испытания с ограничением сна на людях выявили увеличение моноцитов и HSPC в крови и снижение ацетилирования гистонов HSPC. Авторы считают, что фрагментированный сон усиливает миелоидные сигналы HSPC. Результаты ELISA также показали, что опосредованное сном увеличение HPSC контролируется гипоталамическими гипокретинергическими сигналами, при этом фрагментированный сон приводит к повышенным уровням IL-6.

Более ранние исследования показали, что нарушения сна, такие как бессонница и обструктивное апноэ во сне (СОАС), вызывают эпигенетические модификации циркулирующих лейкоцитов, сердечно-сосудистой системы, изменение метилирования дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в печени и мышечной ткани и вызывают быстрое эпигенетическое старение лейкоцитов крови. . Результаты этого исследования предоставили доказательства того, что эти эпигенетические модификации частично сохраняются и влияют на будущую иммунную функцию и патологию заболевания.

Исследование на мышиной модели показало, что даже при последующем 10-недельном восстановительном сне 16-недельная фрагментация сна приводит к повышенным уровням моноцитов, гемопоэтических стволовых клеток, содержащих клетки Lin- Sca1 + c -Kit + (LSK) и плазмы . ИЛ-6 и ФНОα. Было также обнаружено, что эти изменения свойственны кроветворным клеткам, а эксперименты по пересадке костного мозга вызывали агрессивные воспалительные реакции и повышенную продукцию моноцитов и кроветворение костного мозга.

Выводы

В целом результаты исследования показали, что колебания качества и продолжительности сна вызывают устойчивые эпигенетические изменения в HSPC и снижают клональное гемопоэтическое разнообразие, что приводит к усилению воспалительных реакций на последующие инфекции. Авторы считают, что результаты подчеркивают важность здорового сна в раннем возрасте, что может снизить тяжесть заболевания в будущем, особенно при воспалительных заболеваниях, таких как сердечно-сосудистые заболевания и рак.

В то время как предыдущие исследования выявили генетические мутации, которые приводят к пролиферации гемопоэтических стволовых клеток, настоящее исследование показало, что вызванный лишением сна стресс на гемопоэтическую систему приводит к аналогичной пролиферации гемопоэтических стволовых клеток и последующему преувеличенному иммунному ответу без наличия драйверных мутаций.

Лишение сна является хронической проблемой, особенно среди молодых людей. Исследование подчеркивает важность установления здорового режима сна в раннем возрасте для поддержания нормально функционирующей иммунной системы.