Een vriend kan een goede nachtrust aanbevelen als je je ziek voelt. Deze eenvoudige remedie is eigenlijk gegrond in de wetenschap - en een nieuwe studie toont aan dat het misschien ingebed is in DNA, althans in fruitvliegen.
Er is een vastgesteld verband tussen slaap en het immuunsysteem, maar wetenschappers hebben moeite gehad de relatie te definiëren. Nu is een team van onderzoekers een stap dichter bij het leggen van een duidelijke verbinding; ze vonden een enkel gen in fruitvliegen dat de slaap verhoogt wanneer insecten ziek of uitgeput zijn, volgens een artikel dat vandaag in Science is gepubliceerd .
Het team - geleid door Amita Sehgal, een neurowetenschapper aan de Universiteit van Pennsylvania - noemde het gen nemuri, een Japans woord voor slaap. Terwijl eerdere tests genen identificeerden die de slaap verminderen wanneer ze ontbreken, is dit de eerste vliegstudie die een enkel gen identificeert dat, wanneer overactief, de slaap verbetert. Een overvloed aan nemuri hielp de vliegen ook om infecties te bestrijden, waardoor er een duidelijk verband was tussen dit slaapgen en het immuunsysteem.
"Dit is een vrij belangrijke doorbraak in de zin dat het een mechanistisch verband biedt tussen deze twee totaal verschillende dingen - slaap en immuunrespons - die erg verbonden lijken te zijn, " zei Grigorios Oikonomou, een neurowetenschapper die slaapgenetica bestudeert bij zebravissen in Californië. Institute of Technology, maar was niet betrokken bij dit experiment.
Hoeveel vliegen waren er nodig om dit ene gen te lokaliseren, wat ons zou kunnen helpen het verband tussen slaap en immuniteit te ontrafelen? Volgens schatting van Sehgal bijna een miljoen. Duizenden groepen vliegen werden ontworpen om verschillende genen met turbo tot expressie te brengen door een medicijn toe te voegen aan het typische dieet van de insecten van maïsmeel, melasse, gist en agar.
Vliegen, zoals blijkt, zijn slaperige wezens. In het laboratorium dommelen ze ongeveer 11 uur per dag. "Slaap" voor vliegen wordt gedefinieerd als vijf of meer minuten immobiliteit, die kan worden gemeten door video te volgen of te controleren of hun beweging een infraroodstraal in hun reageerbuishuis breekt. De onderzoekers volgden 8.015 verschillende soorten genetisch veranderde vliegen tijdens het sluimeren, maar na een langdurig eliminatieproces sliep één groep dramatisch de rest uit.
Deze uitschieters - de nemurigroep - leverden maar liefst 17 tot 20 uur slaap per dag op.
"We waren zeer verrast dat we maar één [gen van de 8.000] hebben", zegt Sehgal.
De onderzoekers testten ook de 'slaapdiepte', of hoe gemakkelijk vliegen werden wakker toen ze werden geschrokken door een plastic hamer die op de container werd neergezet waarin ze waren gehuisvest. De schok was genoeg om meer dan 94 procent van de normale vliegen uit hun slaap te wekken. Meer dan 80 procent van de door nemuri gestimuleerde vliegen sliep daarentegen dwars door het racket.
Nemuri is goed voor meer dan het veroorzaken van een goede slaap: vliegen met extra nemuri waren beter in het bestrijden van griep. Wanneer geïnfecteerd met twee soorten dodelijke bacteriën, overleefden de nemuri-gestimuleerde vliegen langer dan hun tegenhangers die nemuri op normale niveaus tot expressie brachten.
Het blijkt dat nemuri ook werkt als een antimicrobieel peptide (AMP), wat betekent dat het vrij effectief is in het doden van microben op zichzelf. Vliegen die het gen op typische niveaus tot expressie brengen, hadden bijna niet-detecteerbare sporen van het AMP. Wat de hersenen van de normale vliegen ertoe bracht meer nemuri eruit te pompen, was slaapgebrek - door ongeveer elke 20 seconden te worden geschud - en ziekte.
Deze resultaten, legt Sehgal uit, geven aan dat "slaapregulatie nauw verbonden is met het immuunsysteem, in het bijzonder hoe het lichaam omgaat met slaapgebrek."
Het vinden van een molecuul dat is geëvolueerd om slaap te induceren en ook een afzonderlijke microbe-dodende functie heeft "is zeer suggestief dat slapen eigenlijk goed voor je is als je ziek bent", zegt Oikonomou, die co-auteur van een perspectiefartikel in Science dat begeleidt de studie van Sehgal.
Veel nemuri veroorzaakte duidelijk slaap, maar het team wilde ook weten of de slaap van de vliegen zou worden beïnvloed als de nemuri volledig werd geëlimineerd. Om dit te testen, fokte het team van Sehgal gemuteerde vliegen die beide exemplaren van het nemuri-gen misten, zodat ze de antimicrobiële voordelen volledig niet konden produceren. De gemuteerde, nemuri-ontbrekende vliegen kregen dezelfde hoeveelheid slaap als hun normale, nemuri-bezittende tegenhangers, hoewel de studie ontdekte dat de mutanten gemakkelijker werden gewekt door lichtflitsen of een vreemde geur en langzamer in slaap vielen.
Vliegen met het nemuri-gen sliepen langer nadat ze ziek waren geworden. Maar, zegt Sehgal, de mutanten "sterven niet eerder dan de controles, en we denken dat dat komt omdat er andere factoren zijn die dit compenseren."
Met andere woorden, het nemuri-gen is niet het enige gen dat nodig is voor slaap of immuniteit. Zonder dit kunnen vliegen nog steeds slapen, zij het geschikter, en de afwezigheid ervan lijkt hen niet te belemmeren in het weerstaan van infecties.
Chiara Cirelli, een neurowetenschapper aan de Universiteit van Wisconsin-Madison, die niet bij het onderzoek was betrokken, is geïnteresseerd in de effecten van het nemuri-gen op minder extreme niveaus.
"We wisten dat er deze correlatie was, maar hier hebben we een diermodel, we hebben een specifiek gen, we kunnen beginnen met het stellen van deze meer mechanistische vragen, " zegt ze. De studie opent nieuwe wegen voor onderzoek om de relatie tussen slaap en het immuunsysteem te onderzoeken, legt Cirelli uit.
Sehgal zou ook graag willen weten welke andere soorten, inclusief mensen, nemuri of een gen als dit hebben. Verder onderzoek naar nemuri en zijn microbe-bestrijdende proteïne kan leiden tot 'een veel beter slaapmiddel', speculeert Oikonomou, misschien een met minder bijwerkingen dan wat er momenteel op de markt is.
