Ген dec2: Обладателям удачной мутации достаточно шести часов сна, 29 августа 2019 – аналитический портал ПОЛИТ.РУ

Лишение сна может ухудшить здоровье и работоспособность человека. Привычное общее время сна и гомеостатическая реакция сна на лишение сна являются количественными характеристиками человека. Генетические локусы для этих признаков были идентифицированы в модельных организмах, но ни одна из этих потенциальных моделей животных не имеет соответствующего генотипа и фенотипа человека. Мы идентифицировали мутацию в репрессоре транскрипции (hDEC2-P385R), которая связана с фенотипом короткого сна человека. Профили активности и записи сна трансгенных мышей, несущих эту мутацию, показали увеличенное время бодрствования и меньшее время сна, чем у контрольных мышей, в зависимости от времени zeitgeber и лишения сна. Эти мыши представляют собой модель гомеостаза сна человека, которая дает возможность исследовать влияние сна на физическое и психическое здоровье человека.

Хотя сон является жизненно важным процессом, мозговые цепи, регулирующие сон, и клеточные и/или молекулярные механизмы, участвующие в этом сложном процессе, до сих пор остаются загадкой (1–3). Сон или «сонное» поведение присутствует практически у всех видов животных, у которых оно было изучено. Полное лишение сна может привести к летальному исходу, а частичное лишение сна имеет серьезные последствия для когнитивных функций, настроения и здоровья (4–6). Очевидно, что ситуационное усиление поведенческого влечения может кратковременно задерживать сон, но очень мало известно о хроническом частичном сокращении сна как возможном последствии постоянного повышения поведенческого влечения в бодрствовании. Последняя черта, которую иногда называют «гипертимным» темпераментом (7), теоретически является третьим фактором, влияющим на привычки сна.

Мышиный Dec2 (mDec2) — отрицательный компонент циркадных часов (8–10). Он принадлежит к основному семейству белков спираль-петля-спираль (bHLH), члены которого могут димеризоваться друг с другом и могут влиять на транскрипцию генов путем связывания со специфическими последовательностями ДНК (11). Выполняя повторное секвенирование генов-кандидатов в ДНК человеческих семей, выделяя аллели для очень раннего времени пробуждения, мы выявили точечную мутацию h DEC2 в небольшой семье с двумя больными людьми (12). Субъекты, несущие эту мутацию, в течение всей жизни имели более короткие ежедневные промежутки времени сна, чем нормальные люди. У носителей мутации, по самоотчетам, обычное время сна, не связанное с рабочим днем, было намного раньше, чем у неносителей (включая членов семьи, не являющихся носителями, и контрольную группу). Однако время засыпания у этих двух людей такое же, как и у обычных спящих. Обычное общее время сна за 24 часа в день, по самооценке, было намного короче у носителей мутации (в среднем 6,25 часа) по сравнению с неносителями (в среднем 8,06 часа) в этой семье. Таким образом, они представляют собой «естественно недосыпающих», которые обычно спят меньше, чем люди с семейным синдромом продвинутой фазы сна (FASPS) или контрольная группа (2). Среднее общее время сна взрослых американцев в нерабочие дни составляет примерно 7,4 часа (www.sleepfoundation.org). Мутация изменяет C на G в последовательности ДНК DEC2 , который, как предполагается, вызывает изменение пролина на аргинин в положении аминокислоты 385 DEC2 (). Это изменение не было обнаружено в более чем 250 контрольных образцах ДНК. Пролин в положении 385 DEC2 (P385) консервативен у млекопитающих, но не у беспозвоночных. P385 расположен в высококонсервативной области внутри богатого пролином домена с неизвестной функцией и близок к С-концевой гистоновой деацетилазе (HDAC)-взаимодействующей области DEC2 (10). Запись активности-отдыха у одного носителя мутации с использованием 10-дневных журналов сна с совпадающей актиграфией запястья продемонстрировала продление активного периода каждый день ().

Открыть в отдельном окне

Точечная мутация DEC2 выявлена ​​в семье с коротким сном. ( A ) Родословная семейства K7430, несущего мутацию DEC2 (P385R). ( B ) P385 локализован в С-концевом домене, богатом пролином, и его фланкирующие последовательности высоко консервативны среди ортологов DEC2 млекопитающих. ( C ) Регистрация активности с помощью актиграфии запястья для одного носителя мутации демонстрирует продолжительный активный период каждый день.

Таблица 1

Сравнение режимов сна для людей. Возраст относится к тому, когда данные были собраны. Статус: С, носитель мутации; NC, немутационный носитель. Смещение сна — это местное стандартное время «среднего» окончательного утреннего пробуждения, а начало сна — это вечернее время первого засыпания, как указано людьми, вспоминающими продолжительные отпуска на основе структурированных интервью. Значения ± стандартное отклонение.

Субъекты	Возраст	Статус	Sleep offset	Sleep onset	Sleep length (hour)
44990	69	C	4:00	22:00	6. 0
47690	44	C	4:30	22:00	6.5
101174	51	NC	6:00	22:35	7.4
100785	51	NC	7:00	22:45	8. 3
100656	44	NC	5:00	21:30	7.5
100654	16	NC	7:45	24:00	7.7
100655	10	NC	7:00	21:35	9. 4
FASPS			4:30 ± 1,33	19:45 ± 1,33	8,66 ± 0,80 ( N = 16)
Контроль			6:12 ± 2,45	210206	. = 15)

Открыть в отдельном окне

Для изучения влияния мутации P385R на активность репрессора Dec2 в анализе люциферазы использовали конструкцию mDec2 дикого типа (WT) или P385R mDec2, и результаты показали, что P385R ослаблял репрессивную активность Dec2 Clk/Bmal1-опосредованной трансактивации (рис. S1A). Снижение репрессивной активности Dec2 было умеренным по сравнению с мутациями R57A/K (в которых аргинин 57 был заменен аланином или лизином), о которых сообщалось ранее (13). Ранее было показано, что Dec2 предпочтительно связывается с элементами E-box класса B (CACGTG) в виде гомодимера и репрессирует транскрипцию генов-мишеней HDAC-зависимым образом (13). Затем влияние HDAC на репрессию мутантного Dec2 анализировали путем мониторинга m Активность люциферазы, управляемая промотором Per2 , с общим ингибитором HDAC трихостатином A (TSA) или без него (рис. S1B). Ингибирование HDAC приводило к сходному увеличению активности люциферазы как для WT, так и для мутантного Dec2. Затем проводили коиммунопреципитацию для mDec2 (WT или P385R) и человеческого сиртуина-1 (hSIRT1). Клетки HEK293 временно котрансфицировали меченым зеленым флуоресцентным белком (GFP) (WT или мутированным) m Dec2 и FLAG-меченым h SIRT1 с последующим вытягиванием FLAG-пептида и обнаружением GFP с антителами на Вестерн-блоттинге. Результаты показали аналогичные физические взаимодействия между WT или P385R mDec2 и hSIRT1 (рис. S1C). Взятые вместе, эти результаты предполагают, что мутация P385R влияет на активность репрессии транскрипции Dec2 независимо от ее взаимодействия с HDAC/SIRT.

Поскольку в этом исследовании участвуют только два человека-носителя мутации, остается вопрос, был ли естественный фенотип короткого сна вызван мутацией DEC2 . Таким образом, мы создали трансгенных (Tg) мышей WT и P385R DEC2 , используя клон человеческой бактериальной искусственной хромосомы (BAC) (RP11-288E19), несущий полный ген h DEC2 , для проверки этой гипотезы. Поскольку DEC2 был установлен как компонент циркадных часов (9, 14), мы сначала решили определить циркадный период (τ) мышей DEC2-P385R . Мыши с делецией Dec2 [нокаутные (KO) мыши] (10) и однопометники дикого типа тестировались параллельно в качестве контроля. Достоверных различий в τ среди мышей разных генотипов не обнаружено (таблица S1).

Поскольку мутация была выявлена ​​у людей с коротким сном, которые, предположительно, имеют соответственно более длительные периоды общей ежедневной активности, мы затем определили продолжительность периода активности (α) для этих мышей. Мыши DEC2-P385R сохраняли характерный для дикого типа режим покоя и активности (бег в основном в темную фазу). Однако α был примерно на 1,2 часа длиннее для DEC2 -мутантных трансгенных мышей (), чем у мышей дикого типа, мышей DEC2-WT Tg и мышей Dec2 KO, что позволяет предположить, что экспрессия аллеля DEC2-P385R приводит к доминантному увеличению количество бодрствования у мышей. В соответствии с этим представлением, α дополнительно удлинялся (~2,5 часа), когда эндогенные аллели Dec2 были удалены путем скрещивания мышей DEC2-P385R с фоном Dec2 KO.

Открыть в отдельном окне

Базовые характеристики сна-бодрствования однопометных мышей DEC2-P385R и WT. ( A ) Продолжительность активной фазы (α) для мышей указанного генотипа. ( B ) Процент времени в состоянии бодрствования был значительно увеличен у DEC2-P385R ( n = 5) по сравнению с их однопометниками WT ( n = 8), особенно в светлую фазу (ZT 0–12). , ZT 0 = 8 утра). Горизонтальная полоса указывает на светлую и темную фазы. Л1, ЗТ 0–6; Л2, ЗТ 6–12; Д1, ЗТ 12–18; Д2, ЗТ 18–24. ( C ) У мышей DEC2-P385R был сокращен процент времени, проведенного в NREM и REM во время световой фазы. Сравнение средней продолжительности и количества эпизодов бодрствования ( D ), NREM ( E ) и REM ( F ) для DEC2-P385R (серая полоса) и однопометников WT (темная полоса). ( G ) Средняя спектральная мощность была рассчитана для каждого из 6-часовых периодов (слева направо: L1, L2, D1 и D2), как показано горизонтальной чертой на (B). Дельта- и тета-мощность NREM сравнивались для двух генотипов. Значимые различия отмечены звездочками. P < 0,05, по одностороннему и двустороннему критерию Стьюдента t . Все данные выражены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего. Столбики погрешностей представляют SEM.

Для непосредственного изучения сна (по сравнению с ритмами активности) и изучения возможной роли DEC2 в регуляции количества сна были проведены электроэнцефалография (ЭЭГ) и электромиография (ЭМГ). Поскольку мы не наблюдали изменения α у мышей DEC2-WT Tg () и поскольку носители мутаций человека имеют один нормальный аллель с одним мутантным аллелем, мы решили выполнить ЭЭГ и ЭМГ на Мыши DEC2-P385R и их однопометники дикого типа. Мыши обоих полов (самка:самец/1:1) были включены во все исследования ЭЭГ, чтобы исключить возможность половых различий, отмеченных в других отчетах (15). Мыши DEC2-P385R бодрствовали (по данным ЭЭГ) примерно на 8% дольше, чем мыши WT в световой фазе (таблица S2). Фенотип короткого сна у этих мышей отражался в значительном укорочении как небыстрых движений глаз (NREM), так и быстрых движений глаз (REM) во время сна в светлой фазе в течение DEC2-P385R при сравнении с контрольными мышами (и таблица S2). Медленный сон был примерно на 6% меньше, а быстрый сон был меньше примерно на 2% у мышей DEC2-P385R по сравнению с мышами WT во время световой фазы. Архитектура сна дополнительно характеризовалась подсчетом эпизодов сна и бодрствования. В течение 12-часового периода у мышей DEC2-P385R наблюдалось больше эпизодов бодрствования, чем у мышей WT (193 ± 12 против 133 ± 10, P <0,05), но средняя продолжительность каждого эпизода была немного короче во время светового дня. фаза (97 ± 10 с против 116 ± 12, P < 0,05) (и таблица S3). В соответствии с этим, мышей DEC2-P385R также демонстрировали больше эпизодов NREM во время световых периодов (190 ± 10 против 139 ± 9, P <0,05), но каждый эпизод был короче (118 ± 3 с против 184 ± 5, P). < 0,05) (и таблица S3). Эпизоды REM были одинаковыми по частоте (41 ± 5 против 53 ± 6) и продолжительности (63 ± 3 с против 64 ± 3) для мышей DEC2-P385R и WT (и таблица S3). Эти результаты позволяют предположить, что структура сна 9Мыши 0013 DEC2-P385R более фрагментированы, чем у мышей WT (особенно во сне NREM). Хотя у мышей DEC2-P385R наблюдается небольшое увеличение дельта-мощности NREM на ЭЭГ, мы не обнаружили статистически значимой разницы в дельта- и тета-мощности NREM во время дневного или ночного сна, что позволяет предположить, что, несмотря на уменьшение продолжительности сна и непрерывности, глубина сна в исходных условиях у мутантных трансгенных мышей существенно не изменяется (11). Эти результаты показывают, что количество и консолидация бодрствования, NREM и REM в 9Мыши 0013 DEC2-P385R поражаются главным образом во время световой фазы. Единственная существенная разница, наблюдаемая в темной фазе, заключалась в средней продолжительности NREM. Вместе эти результаты убедительно свидетельствуют о том, что изменения в измерениях сна у мышей DEC2-P385R вызваны точечной мутацией P385R.

Затем мы исследовали реакцию мышей DEC2-P385R на лишение сна, чтобы дополнительно изучить роль DEC2 в регуляции сна. ДЭК2-П385Р 9Однопометных мышей 0014 и WT подвергали 6-часовой непрерывной депривации сна. Оба генотипа показали восстановление медленного и быстрого сна в оставшиеся 6 часов светового периода и последующие 12 часов темноты, хотя степень повышения медленного и быстрого сна была намного меньше у мышей DEC2-P385R в течение 12 часов. тьмы (). Во время темновой фазы (D1 и D2) NREM-сон был меньше увеличен у DEC2-P385R (ΔD1, 17,1% и ΔD2, 2,0%) по сравнению с мышами WT (ΔD1, 71,8% и ΔD2, 27,2%) (и таблица S2). ). Точно так же быстрый сон был меньше увеличен в течение DEC2-P385R (ΔD1, 74,4%, ΔD2, 82,3%), чем для мышей дикого типа (ΔD1, 175,2%, ΔD2, 122,4%). Как видно из рисунка, кумулятивные данные о потере сна и восстановлении по отношению к базовым часам сна в периоды депривации и восстановления показывают, что мыши дикого типа потеряли больше сна во время периода депривации сна L1, вероятно, потому, что они больше спали в периоды L1. Таким образом, более медленное восстановление остро утраченного сна у мышей Dec2-P385R еще более примечательно, поскольку они начали экспериментальную депривацию сна с хронически недосыпанием. Сразу после лишения сна мутант 9Мыши 0013 DEC2-P385R также имели меньший компенсаторный прирост в NREM по сравнению с мышами WT (), что согласуется с ролью Dec2 в гомеостазе сна. Значительно более низкое изменение плотности мощности дельта NREM после депривации сна было обнаружено у DEC2-P385R по сравнению с мышами WT, что дополнительно подтвердило измененный гомеостаз NREM у мутантных мышей (). Различия в качествах REM между мышами WT и DEC2-P385R были намного меньше, чем у NREM, и не достигали статистической значимости. Эти результаты показывают, что мутация P385R приводит к изменениям восстановления сна и интенсивности NREM после лишения сна у мышей. Эти изменения в гомеостазе сна у мутантных мышей обеспечивают проверяемую гипотезу для будущей работы по изучению того, почему люди с мутацией ведут такой активный образ жизни, несмотря на их постоянно более короткий сон.

Открыть в отдельном окне

Изменение регуляции сна у мышей DEC2-P385R . Данные для медленного сна показаны на верхних панелях, а для быстрого сна — на нижних панелях. ( A ) Динамика медленного и быстрого сна в процентах от времени, проведенного каждый час во время и после лишения сна в течение одного дня. ( B ) Процентное изменение времени после лишения сна по сравнению с исходным состоянием для NREM и REM в L2, D1 и D2 для DEC2-P385R и мышей WT. ( C ) Кумулятивная потеря и усиление медленного и быстрого сна по сравнению с исходными условиями для эксперимента по лишению сна. ( D ) Анализ изменений спектральной мощности сна по сравнению с исходными условиями для L2, D1 и D2. Значимые различия отмечены звездочками. P < 0,05, по одностороннему и двустороннему критерию Стьюдента t . Столбики погрешностей представляют SEM.

Мы провели ЭЭГ и ЭМГ на мышах Dec2 KO и их однопометниках дикого типа. Базовое бодрствование, NREM и REM проценты показали, что Dec2 Мыши KO спят немного больше, чем мыши WT, и разница в основном заключается в темном периоде (таблица S4 и рис. S2). В световой период только NREM-сон у мышей Dec2 KO был более обильным, чем у мышей WT, и лишь незначительно. Восстановление NREM после депривации сна у мышей Dec2 KO было намного медленнее, что означает, что Dec2 является важным фактором, регулирующим восстановление сна.

Затем мы решили проверить, может ли m Dec2P385R вызывать аналогичный фенотип покоя и сна у Дрозофила . Ближайший гомологичный белок DEC2 в Drosophila [CG17100, заводной апельсин (16, 17)] имеет <18% сходства аминокислотной последовательности, <11% идентичности, и P385 не является консервативным. Поэтому мы создали трансгенных мух с индуцируемой экспрессией UAS- mDec2WT и UAS- mDec2P385R на фоне w1118 . Когда этих мух скрещивали с elav -GAL4, вызывая паннейрональную гиперэкспрессию (18), mDec2P385R 9Мухи 0014 продемонстрировали значительно более низкое дневное поведение, похожее на сон, с уменьшенным количеством периодов отдыха и увеличенной продолжительностью периодов отдыха по сравнению с мухами WT (11). Поскольку было показано, что грибовидные тела являются вероятным центром поведения Drosophila (19), мы также сверхэкспрессировали P385R и WT m Dec2 под контролем драйвера грибовидного тела 30Y -GAL4 (20). Следует отметить, что трансгенные мухи mDec2P385R , управляемые 30Y -GAL4, демонстрировали значительно менее похожее на сон поведение со значительно более короткой продолжительностью приступов сна как в светлой, так и в темной фазах, чем 30Y -GAL4.0013 mDec2WT летит (). Однако количество периодов отдыха или сна было значительно выше только в темную фазу для трансгенных мух mDec2P385R . Эти результаты показывают, что поведение мух с экспрессией грибовидного тела mDec2P385R повторяет поведение трансгенных мышей DEC2-P385R (, и ).

Открыть в отдельном окне

Характеристика сходного со сном поведения трансгенных мух со сверхэкспрессией WT (черный) или P385 (серый) mDec2 с драйверами elav -GAL4 ( A ) или 30Y -GAL4 ( B ). Строили профиль суточного сноподобного поведения (количество сна в течение каждого 30-минутного периода), общее время сна, количество эпизодов сна и среднюю продолжительность эпизодов сна в светлое и темное время суток. Значимые различия по одностороннему критерию Стьюдента t отмечены звездочками ( P < 0,05). Столбики погрешностей представляют SEM.

Сила генетики человека в изучении поведенческих черт человека была продемонстрирована при идентификации мутаций и последующей молекулярной характеристике FASPS (21–23). Как известно в настоящее время, FASPS представляет собой в первую очередь вариант циркадного ритма, ведущий к измененной фазе; общее ежедневное время сна в норме (21, 23, 24). Мы применили аналогичный подход и идентифицировали ген, участвующий в регуляции количества сна. Это дает уникальную возможность для изучения регуляции количества сна у человека. 9Мутация 0013 DEC2-P385R приводила к фенотипу короткого сна, который повторялся в моделях трансгенных мышей и мух, но не обнаруживался у мышей Dec2 KO. Кроме того, этот фенотип был усилен отсутствием эндогенных аллелей Dec2 , что предполагает, что P385R приводит к доминантно-негативной мутации. Наши результаты показывают, что DEC2 играет важную роль в регуляции общего ежедневного времени сна у млекопитающих и что контроль поведения, подобного сну, может сохраняться и регулироваться аналогичным образом еще в эволюции беспозвоночных.

Мы не обнаружили статистически значимых различий в дельта- или тета-мощности NREM у мышей DEC2-P385R во время дневного или ночного сна, хотя у этих мышей наблюдается тенденция к увеличению дельта NREM. Вполне возможно, что небольшой дефицит сна в краткосрочной перспективе не оказывает существенного влияния на силу сна, в то время как долгосрочное накопление влияет на него. В качестве альтернативы, ослабленное увеличение мощности дельты NREM вместе с медленным и неполным восстановлением сна NREM после депривации сна в DEC2-P385R предполагает, что эти мыши способны справляться с более коротким сном из-за измененного гомеостаза сна. Примечательно, что недавние данные о человеческом сне подчеркивают важность кумулятивного дефицита сна, даже если он возникает только из-за частичной депривации сна. Понимание регулирующих механизмов качества и количества сна будет способствовать разработке вмешательств для облегчения патологий, связанных с нарушением сна.

Рис. S1 и S2_Таблицы от S1 до S4

Нажмите здесь для просмотра. ^{(230K, pdf)}

Мы благодарим A. Sehgal за конструкции драйвера elav-GAL4 Drosophila ; лаборатория Исикава Киотского университета для конструкций pcDNA3-hSIRT1-FLAG, H.-Y. Lee за техническую поддержку и L. J. Ptac(x0030C)ek за содержательные обсуждения и тщательное редактирование рукописи. Эта работа была поддержана грантом NIH HL059596, грантом Conte Center (MH074924) и фондом Sandler Neurogenetics.

Вспомогательные онлайн-материалы: www.sciencemag.org/cgi/content/full/325/5942/866/DC1

1. Fuller PM, Gooley JJ, Saper CB. J Биол Ритмы. 2006; 21:482. [PubMed] [Google Scholar]

2. Saper CB, Chou TC, Scammell TE. Тренды Нейроси. 2001; 24:726. [PubMed] [Google Scholar]

3. Pace-Schott EF, Hobson JA. Нат Рев Нейроски. 2002; 3:591. [PubMed] [Google Scholar]

4. Durmer JS, Dinges DF. Семин Нейрол. 2005; 25:117. [PubMed] [Google Scholar]

5. Knutson KL, Van Cauter E. Ann NY Acad Sci. 2008;1129:287. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

6. Ван Донген Х.П., Майслин Г., Маллингтон Дж.М., Динджес Д.Ф. Спать. 2003; 26:117. [PubMed] [Google Scholar]

7. Акискал Х.С., Акискал К.К., Хайкал Р.Ф., Мэннинг Дж.С., Коннор П.Д. J Аффективное расстройство. 2005;85:3. [PubMed] [Google Scholar]

8. Hamaguchi H, et al. Биохим Дж. 2004; 382:43. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

9. Honma S, et al. Природа. 2002; 419:841. [PubMed] [Google Scholar]

10. Rossner MJ, et al. ПЛОС Один. 2008;3:e2762. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

11. Massari ME, Murre C. Mol Cell Biol. 2000;20:429. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

12. Материалы и методы доступны в качестве вспомогательного материала на сайте Science Online.

13. Кондо Дж. и др. Int J Mol Med. 2006;17:1053. [PubMed] [Google Scholar]

14. Noshiro M, et al. J Биол Ритмы. 2005; 20:404. [PubMed] [Google Scholar]

15. Franken P, et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2006;103:7118. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

16. Каденер С., Столеру Д., Макдональд М., Наватеан П., Росбаш М. Genes Dev. 2007; 21:1675. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

17. Lim C, et al. Карр Биол. 2007; 17:1082. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

18. Zhang YQ, Rodesch CK, Broadie K. Genesis. 2002; 34:142. [PubMed] [Google Scholar]

19. Джойнер В.Дж., Крокер А., Уайт Б.Х., Сегал А. Природа. 2006; 441:757. [PubMed] [Google Scholar]

20. Ян М.Ю., Армстронг Дж.Д., Вилинский И., Штраусфельд Н. Дж., Кайзер К. Нейрон. 1995;15:45. [PubMed] [Google Scholar]

21. Jones CR, et al. Нат Мед. 1999;5:1062. [PubMed] [Google Scholar]

22. Toh KL, et al. Наука. 2001; 291:1040. [PubMed] [Google Scholar]

23. Xu Y, et al. Природа. 2005; 434:640. [PubMed] [Google Scholar]

24. Xu Y, et al. Клетка. 2007;128:59. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Жизнь с геном короткого сна: это подарок

Си-Эн-Эн
—

Сколько себя помнит, Брэд Джонсон знал, что он другой.

«Я никогда не был нормальным, когда дело доходило до сна», — сказал Брэд CNN. «Другие люди, даже некоторые из моих братьев и сестер, спали по восемь, девять, десять часов в сутки. Я просто не мог этого сделать, это было физически невозможно. Если бы вы заплатили мне миллион долларов за то, чтобы я поспал сегодня восемь часов, я бы не смог».

По словам Брэда, казалось, не имело значения, во сколько он ложился спать, как мало спал или насколько устал от дневных дел, как в детстве, так и сейчас, в возрасте 64 лет.

«У меня было пять часов, и все было готово. Встал, готов к работе, — сказал он. «Я не был пьян, я не устал, я просто был готов броситься и уйти».

Семья Джонсонов, 1961 год: Первый ряд слева: Тодд, Винни Амахер Джонсон держит Скотта, Вер Ходжес Джонсон, Брэд, Кэти. Задний ряд: Пол, Дженис, Рэнд

Предоставлено Брэдом Джонсоном

Брэд был не один. В его большой мормонской семье, состоящей из восьми детей, два его старших брата Рэнд и Пол тоже вставали рано и не страдали от каких-либо болезней. На самом деле мальчики были удивительно продуктивны, стремились проснуться и сразу же взяться за жизнь с удовольствием и приподнятым настроением.

Темными утренними часами мальчики занимались баскетболом, делали уроки, занимались хобби и читали все, что попадалось им под руку.

«Все в нашей семье любят читать, — сказал Брэд. «Мы ненасытные, ненасытные читатели».

Старшие сестры Брэда Дженис и Кэти тоже с трудом удерживались в постели, как и их отец Вир Джонсон.

«Я почти уверен, что он плохо спал, всегда вставал рано утром и обладал потрясающим уровнем энергии», — сказал Брэд. «Мама, однако, нормально спала. У нее было семь или восемь часов».

Трое самых младших членов семьи, Тодд, Скотт и Роб, также без проблем дремали всю ночь напролет, если их отец или братья и сестры разрешали это.

«Я помню, как время от времени меня очень раздражало, когда они включали свет», — сказал 63-летний Тодд Джонсон. «Я люблю спать.»

Прошли годы. Все женились, процветали и имели свои большие семьи.

«У меня всего четверо детей и девять внуков, наверное, это одна из самых маленьких семей», — сказала старшая сестра Брэда, 71-летняя Дженис Штауффер.

«У Брэда восемь, у Пола девять, а у моей младшей сестры Кэти 13 детей и 70 внуков, но это только предположение», — усмехнулась Дженис. «Когда у нас раз в два года в Юте собираются семьи, это большая толпа, может быть, 200 или 250 человек».

Именно на одной из тех встреч, которые проходят раз в два года — 4 июля 2005 года, если быть точным, — Брэд Джонсон, его братья, сестры и некоторые члены его большой семьи вошли в историю. Они стали одной из первых семей, состоящих из нескольких поколений, которые были проверены на то, что позже будет названо «геном короткого сна».

«Конечно, это было большое событие, и вся семья была очень мила и очень заинтересована в науке», — сказал специалист по сну Крис Джонс, почетный профессор неврологии в Университете Юты, который собрал образцы крови и ДНК семьи.

Воссоединение семьи Джонсонов, июль 2003 года, всего за два года до генетического теста. Задний ряд: Кэти, Пол, Рэнд, Роб, Тодд и Дженис. Первый ряд: Брэд, Вир, Винни, Скотт.

Предоставлено Брэдом Джонсоном

Той ночью Брэд написал в своем дневнике: «Большую часть дня доктор Крис Джонс и его ассистент разговаривали с членами семьи и брали образцы крови для исследования поведения во сне, которое он проводит.

«У нас в семье есть плохие сны — папа, Рэнд, Дженис, Пол, я — и он считает, что у семьи есть чему поучиться. Я надеюсь, что наша семья поможет найти решение проблем со сном для нас и других».

cms.cnn.com/_components/paragraph/instances/paragraph_E5465DA7-519D-A331-123F-315034A8F960@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»>
Рождение идеи о том, что люди могут спать всего пять часов и обойти пагубные последствия недосыпания, было чистой случайностью», — сказал профессор неврологии Ин-Хуэй Фу, который проводит исследования генов сна в Институте неврологии Вейля при Университете Нью-Йорка. Калифорния, Сан-Франциско.

Шаттерсток

Жертвовать сном? Вот что это сделает с вашим здоровьем

Джонс и Фу, которые в то время работали в Университете штата Юта, изучали синдром продвинутой фазы сна, считавшийся редким типом «утреннего жаворонка». Это были люди, которые засыпали к 7 часам вечера. — как бы они ни старались не спать — и вставали очень рано, скажем, в 2 или 3 часа ночи. Оказалось, что за этот необычный циркадный ритм отвечает ген, и команда опубликовала ряд статей об этом.

«Никто и не подозревал, что наш сон на самом деле может регулироваться генетикой, пока мы не опубликовали первую статью», — сказал Фу.

Но не все их испытуемые соответствовали этой модели раннего отхода ко сну.

«Мы вернулись, чтобы посмотреть на эту семью, и поняли, что они на самом деле не ложатся спать рано, они ложатся спать так же, как и все мы», — сказал Фу. «Но они встают очень рано, а это значит, что они просто спят несколько часов».

Братья и сестры Джонсон в 2009 году: Роб, Брэд, Пол, Кэти, Дженис, Рэнд, Тодд и Скотт.

Предоставлено Брэдом Джонсоном

Велась охота за другими людьми, такими как Джонсоны, которые соответствовали бы этому шаблону. К 2009 году команда опубликовала свое первое открытие: в гене DEC2 произошла мутация, из-за которой люди с коротким сном дольше бодрствовали. С тех пор команда обнаружила еще два гена — мутацию ADRB1 и мутацию NPSR1, — которые изменяют нейротрансмиттеры в человеческом мозгу, вызывая короткий сон.

Во время каждого из этих исследований команда разводила мышей с одинаковыми генетическими мутациями, чтобы проверить функцию гена. Результаты: генетически измененные мыши также спали меньше часов без каких-либо негативных последствий для здоровья.

По мере продвижения исследования команда обнаружила, что наряду со способностью успешно спать всего пять часов были и некоторые положительные характеристики личности. Многие недосыпающие были амбициозными личностями типа А, но также невероятно позитивными, общительными и оптимистичными.

«Они не просто проснулись, их гнали. Для них было пыткой ничего не делать», — сказал Джонс. «Они любят бегать марафоны — многие из наших короткоспящих людей бегали марафоны, в том числе горные марафоны, где вы идете прямо вверх. Один из них решил, что собирается сделать скрипку, и он это сделал.

«У них есть физический драйв, но также и психологический: «Я собираюсь сделать это». Это действительно замечательно», — добавил Джонс.

Хотя эти черты характерны не для всех короткоспящих, по словам Фу, от 90% до 95% людей, участвовавших в исследованиях, обладали этими общими характеристиками, включая феноменальную память.

Шаттерсток

Просыпайтесь, люди: вы обманываете себя насчет сна, говорится в исследовании

Даже мыши в исследовании разделяли некоторые из этих черт. Они были более активны и продуктивны, чем обычные мыши, и, казалось, имели лучшую память, хотя и меньше спали.

Сон — это время, когда тело консолидирует воспоминания и очищает мозг от нейротоксинов. По словам Фу, без необходимого быстрого сна и глубокого сна, которые приносят полные восемь часов сна, у большинства людей возникают проблемы с памятью.

«Тем не менее, мыши и, предположительно, люди с мутацией гена короткого сна довольно хорошо помнят, когда спят мало, в то время как большинство людей почти ничего не помнят, если их лишить сна», — сказала она.

Означает ли это, что у короткоспящих людей есть секрет, заключающийся в том, чтобы упаковать больше целебных преимуществ сна в меньшее время сна? Это еще предстоит раскрыть. Брэд и его брат Пол должны были принять участие в исследовании сна, чтобы изучить именно это, когда в прошлом году разразился Covid-19.

Знание того, что существуют гены, объясняющие их необычный сон, стало огромным облегчением для семьи Джонсонов. Брэд и некоторые из его братьев и сестер, которые плохо спали, годами беспокоились о своем «расстройстве сна».

В рекомендациях по сну говорится, что детям необходимо от восьми до 14 часов сна в день, в зависимости от их возраста, в то время как взрослым полагается минимум семь часов.

«Были десятилетия, когда я был серьезно обеспокоен, потому что это не то, что я могу исправить. Я не могу сказать: «Хорошо, я начну получать семь или восемь часов». Это невозможно», — сказал Брэд.

«Раньше я чувствовала, что моя привычка спать была проклятием, потому что я так долго боролась с ней», — сказала Дженис Штауффер. «Я продолжал думать: «Мне нужно больше спать, мне нужно больше спать, сейчас два часа ночи, и мне нужно снова заснуть», потому что вам говорят, что вам нужно восемь часов сна, чтобы быть здоровым и способным функционировать. ”

Недавнее фото Брэда Джонсона и его жены Рози.

Предоставлено Брэдом Джонсоном

Супруги тоже забеспокоились. Жена Брэда Рози до сих пор так делает.

cms.cnn.com/_components/paragraph/instances/paragraph_432C2E07-0999-A35A-2546-31F219BA5A65@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»>
— Совсем немного, — сказала она. «Я не могу не думать, что ваше тело нуждается в омоложении, и если вы получаете только половину омоложения, это должно иметь какой-то эффект.

«Но это не делает его капризным, и он не страдает от этого», — добавила она, а затем призналась: «Это весьма примечательно, и я немного завидую. Я хотел бы быть таким же продуктивным, как он».

К счастью, Рози сказала, что она «спит спокойно», и ее не беспокоит привычка Брэда поздно ложиться спать или рано вставать. Она также сказала, что Брэд не пытался навязать свой стиль сна ни ей, ни их детям, ни один из которых не спит недолго.

Так было не со всеми братьями и сестрами. Один недосып хотел, чтобы его жена и дети проснулись и сияли вместе с ним. Другая пыталась уговорить супруга рано вставать и присоединиться к ней в проектах.

«Мои дети, самое большее, что они когда-либо говорили, это то, что я очень раздражала по утрам, потому что была счастлива, когда они не хотели быть счастливыми, понимаете? Они просыпались сварливыми, а я любила утро», — сказала Дженис. (Никто из ее детей не спит недолго.)

cms.cnn.com/_components/paragraph/instances/paragraph_B90A0E98-C301-CF0D-B4A7-31FCFA9F6B84@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»>
«Сейчас я оглядываюсь назад и говорю: «О, твоя жизнь была такой тяжелой! Все, с чем тебе приходилось иметь дело, — это петь твою маму по утрам», — добавила она со смехом.

Одним из захватывающих открытий для короткоспящих Джонсонов является то, насколько их личности отражают черты, которые обычно обнаруживаются у других людей с тем же геном.

Возьмем, к примеру, патриарха семьи Вира Ходжеса Джонсона.

«Я читал, что типичный короткоспящий человек относится к типу А, очень целеустремленный, очень позитивный и смотрит на мир очень оптимистично. Это был мой папа», — сказал Брэд.

03 стресс хорошее самочувствие

Shutterstock

Стресс может быть полезен, и вот почему

«У Брэда замечательная память, как и у его братьев и сестер, у которых есть этот спящий ген», — сказала Роуз. «У них есть некоторые схожие черты в том, что они очень целеустремленные люди, очень мотивированные на продуктивность, и они действительно много делают».

Дженис, которая была учителем начальных классов, проводит большую часть своего времени со своими детьми и внуками, но ей удалось выучить новые музыкальные инструменты, работая учителем на добровольной основе и выполняя работу для церкви.

«Огромная часть мормонской веры — отдавать, — сказала она. «Теперь то, что я мало сплю, меня ничуть не беспокоит. Мне очень нравится по-настоящему раннее утро, когда вокруг тихо и спокойно, и никого нет. Это здорово, и если я получаю пять часов, я чувствую себя хорошо».

Брат Пол занимает высокое положение в Церкви Иисуса Христа Святых последних дней, и у него двое детей, несущих ген короткого сна, а Брэд был «финансовым директором нескольких крупных компаний и занимал ряд руководящих должностей в церкви», — сказал Тодд. сказал.

«Это культура, образ жизни, — сказал Брэд. «Вы здесь, чтобы делать добро. Вы здесь, чтобы брать дары, которые дал вам Бог, и использовать их, чтобы помогать другим, поэтому нет ничего необычного в том, чтобы видеть высокие достижения».

Брэд считает свой ген короткого сна генетическим бонусом, позволяющим ему заниматься «сотней вещей, которые я хотел сделать», предоставляя ему дополнительные два или три часа каждый день.

«Упражнения сыграли большую роль в моей жизни», — сказал он. «Я пробежал много марафонов. Чтение, учеба, переписка, письмо — всем этим можно заниматься рано утром или поздно вечером.

«Я редко, очень редко устаю в течение дня. Я никогда не сплю, — сказал Брэд. «Этот ген позволил мне быть на некоторых ответственных ролях и должностях. Это дало мне эти дополнительные часы каждый день, когда я могу заниматься любимым делом, быть с людьми, которых люблю.

«Это был подарок на протяжении всей моей жизни», — добавил он. «Настоящий подарок».

Ген DEC2: мутация короткого сна

Для оптимального здоровья большинству людей требуется примерно 8 часов сна. Короткие ночи утомительны для организма, делая вас восприимчивыми к инфекциям, воспалениям и хроническим проблемам со здоровьем.

Когда вы читаете советы по сну на веб-сайтах, посвященных здоровью, почти все они говорят: «Спи около 8 часов в сутки». Но этот веб-сайт посвящен персонализации и отказу от советов по запасам. Итак, давайте рассмотрим одну генетическую мутацию, из-за которой человеку требуется меньше сна.

Содержание

Продолжительность сна и генная мутация DEC2/BHLHE41

Я всегда нахожу выбросы интересными: люди с генетическими вариантами, вызывающими отклонения от нормы, например, долгожители с вариантами долголетия.

Мы все уникальны, и универсальный совет не всегда применим. Одним из примеров этого является идея о том, что всем нужно спать 8 часов в сутки.

В то время как большинство из нас лучше всего спит около 8 часов, генетическая мутация в гене DEC2 заставляет некоторых людей прекрасно себя чувствовать, спят на 1,5 часа меньше каждую ночь .

Это означает, что люди с мутацией в среднем спят от 6 до 6,5 часов. И кикер в том, что нет никаких известных негативных последствий от этого!

Только представьте… в течение года это будет почти 550 часов без сна. Вы можете заняться новым хобби, прочитать еще десятки книг, выучить иностранный язык или просто повеселиться.

Что делает ген DEC2?

Другое название DEC2 — BHLHE41 (официальное название гена). [ссылка]

Ген DEC2 кодирует белок, который влияет на транскрипцию генов основных генов циркадных ритмов .[ссылка]

Ваш циркадный ритм — это встроенные 24-часовые часы, которые контролируют работу многих вещей в вашем теле. В дополнение к влиянию на вашу потребность во сне ночью, основные циркадные часы контролируют, когда ваша иммунная система наиболее активна, как выделяются гормоны в течение дня и температура вашего тела. Фактически ваш циркадный ритм контролирует экспрессию около 40% генов в организме.

Исследования также указывают на то, что BHLHE41 (DEC2) играет важную роль в иммунном ответе и профилактике рака благодаря своей роли регулятора транскрипции генов. Исследования клеток показывают, что повышенный уровень DEC2 может ингибировать пролиферацию раковых клеток, а снижение DEC2 связано с большим ростом рака при определенных типах рака. Не совсем очевидно, что больше DEC2 — это хорошо — это зависит от типа рака. 0073 уровень орексина . Орексин — это гормон, который действует в гипоталамусе, вызывая бодрствование, , а также влияя на настроение, аппетит и вознаграждение. Проблемы в орексиновой системе являются причиной нарколепсии. [ссылка]

DEC2 также может играть роль в здоровье пародонта посредством регуляции иммунного ответа при заболеваниях десен. Недавнее исследование с использованием мышей с низким уровнем DEC2 показало, что у животных были более высокие уровни провоспалительных цитокинов и аутофагии. [ссылка]

Отчет о генотипе короткого сна DEC2

Участники: Войдите, чтобы увидеть свои данные ниже.
Не член? Присоединиться здесь.
Членство позволяет вам видеть свои данные прямо в каждой статье, а также дает вам доступ только к информации участников в разделах «Лайфхаки».

Как проверить свой ген DEC2 в 23andMe или AncestryDNA:

Ген BHLHE41 (DEC2):

Проверить свои генетические данные на rs121912617 P385R (23andMe v5; AncestryDNA):

• Г/Г: типичный
• G/T: естественные короткоспящие (менее 0,5% населения) [ссылка]
• T/T: натуральное короткое спальное место (очень, очень редко)

Членов: Ваш генотип по rs121912617 —.

Краткое примечание: SNPedia.com и несколько других источников указывают аллель C как мутацию, но для этого конкретного идентификатора rs указано несколько мутационных аллелей. Здесь я использовал dbSNP, указав аллель T как мутацию, потому что она соответствует частоте в популяции.

Насколько редко встречается мутация DEC2?

Мутация DEC2 встречается менее чем у 0,5% населения. Одна из часто используемых оценок генома показывает, что мутация DEC2 была обнаружена всего у 2 человек из более чем 10 000. [ссылка]

Существуют ли другие генетические мутации, вызывающие короткий сон?

Исследователи обнаружили еще одну редкую мутацию DEC2. Он известен как Tyr362His и еще не имеет идентификационного номера rs. [ref]

Исследователи также недавно обнаружили редкую мутацию в Ген ARDB1 , который также, по-видимому, вызывает более короткий сон.

Ключевым выводом здесь является то, что мутации , которые вызывают короткий сон, редки, но они существуют.

Лайфхаки для лучшего сна:

Если вы относитесь к 0,5% населения с этой мутацией DEC2, то можете не беспокоиться о том, почему вам не нужны 8 часов сна 🙂

Для остальных из нас важно отдавать предпочтение 7,5+ часам сна.

Вот несколько советов по сну:

☑ Блокируйте синий свет от электроники ночью за несколько часов до сна. Серьезно. Это может очень помочь! Синий свет останавливает выработку мелатонина, сбивая ваш циркадный ритм. Вы можете использовать очки со 100% блокировкой синего света, если не хотите отключать электронику.

☑ Выключите яркий верхний свет. Подумайте о переходе на лампы с лампочками, излучающими желтый или оранжевый свет (иногда их называют лампочками Эдисона).

☑ Спите в прохладной и темной комнате .

☑ Плотные шторы просто необходимы, если вы живете в городской черте со световым загрязнением.

☑ Выйдите на солнце или яркий свет утром после того, как встанете. Это помогает сбросить ваш циркадный ритм и увеличивает выработку мелатонина ночью.

☑ Если у вас медленный метаболизм кофеина, откажитесь от кофеина к полудню. Даже если кофеин не мешает вам заснуть, для медленных метаболизаторов кофеин все равно будет портить качество сна.

Повышение уровня орексина, чтобы меньше спать?

Интересны исследования орексина и мутации DEC2. Повышение орексина теоретически должно привести к более короткому сну. Исследования указывают на несколько способов немного повысить уровень орексина (не так сильно, как у мутантов DEC2):

Выход на солнечный свет: Исследования на животных показывают, что воздействие солнечного света увеличивает уровень орексина.[ref]

Уменьшение углеводов ночью : Падение уровня глюкозы стимулирует орексин. [ссылка] [ссылка] Переход на низкоуглеводную диету может вызвать повышение уровня орексина, по крайней мере временно.
Что-то, с чем можно поэкспериментировать: Ужинайте пораньше или избегайте углеводов во время ужина и посмотрите, как это повлияет на вашу естественную потребность во сне.

Перейти на кето: Кетогенная диета повышает уровень орексина-А. спать меньше может быть не лучшей идеей. Иногда спать по 7,5-8 часов в сутки действительно лучше всего для вашего психического и физического здоровья.

Связанные статьи и темы:

Увеличение продолжительности медленного сна:
Генетический вариант гена ADA приводит к тому, что люди обычно имеют более глубокий медленный сон.

Отчет о сне:
Краткий обзор того, как ваши генетические варианты влияют на различные аспекты сна, включая бессонницу, циркадные ритмы и качество сна.

Депрессия, генетика и циркадный ритм:
Ваши генетические варианты в генах циркадного ритма влияют на вашу предрасположенность к депрессии, тревоге и биполярному расстройству.

Об авторе:
Дебби Мун — основатель Genetic Lifehacks.