Mengapa kita perlu tidur? Peneliti Oxford menemukan jawabannya mungkin terletak di mitokondria
Studi baru mengungkap bagaimana “kelebihan” metabolisme dalam sel -sel otak khusus memicu kebutuhan untuk tidur.
Tidur mungkin tidak hanya beristirahat untuk pikiran – mungkin pemeliharaan penting untuk catu daya tubuh. Sebuah studi baru oleh peneliti University of Oxford, yang diterbitkan di Alam mengungkapkan bahwa tekanan untuk tidur muncul dari penumpukan stres listrik pada generator energi kecil di dalam sel otak.
Penemuan ini menawarkan penjelasan fisik untuk dorongan biologis untuk tidur dan dapat membentuk kembali bagaimana para ilmuwan berpikir tentang tidur, penuaan, dan penyakit neurologis.
Dipimpin oleh Profesor Gero Miesenböck dari Departemen Fisiologi, Anatomi dan Genetika (DPAG), dan Dr Raffaele Sarnataro di Pusat Sirkuit dan Perilaku Saraf Oxford, tim menemukan bahwa tidur dipicu oleh respons otak terhadap bentuk ketidakseimbangan energi yang halus. Kuncinya terletak pada mitokondria – struktur mikroskopis di dalam sel yang menggunakan oksigen untuk mengubah makanan menjadi energi.
Ketika mitokondria sel-sel otak yang mengatur tidur tertentu (dipelajari dalam lalat buah) menjadi berlebihan, mereka mulai membocorkan elektron, menghasilkan produk sampingan yang berpotensi merusak yang dikenal sebagai spesies oksigen reaktif. Kebocoran ini tampaknya bertindak sebagai sinyal peringatan yang mendorong otak untuk tidur, memulihkan keseimbangan sebelum kerusakan menyebar lebih luas.
“Kamu tidak ingin mitokondriamu membocorkan terlalu banyak elektron,” kata Dr Sarnataro. 'Ketika mereka melakukannya, mereka menghasilkan molekul reaktif yang merusak sel.'
Para peneliti menemukan bahwa neuron khusus bertindak seperti pemutus sirkuit – mengukur kebocoran elektron mitokondria ini dan memicu tidur ketika ambang batas dilintasi. Dengan memanipulasi penanganan energi dalam sel -sel ini – baik meningkatkan atau mengurangi aliran elektron – para ilmuwan dapat secara langsung mengontrol seberapa banyak lalat tidur.
Bahkan mengganti elektron dengan energi dari cahaya (menggunakan protein yang dipinjam dari mikroorganisme) memiliki efek yang sama: lebih banyak energi, lebih banyak bocor, lebih banyak tidur.
Profesor Miesenböck berkata: 'Kami mulai memahami apa itu tidur, dan mengapa kami merasa perlu untuk tidur sama sekali. Terlepas dari penelitian selama beberapa dekade, tidak ada yang mengidentifikasi pemicu fisik yang jelas. Temuan kami menunjukkan bahwa jawabannya mungkin terletak pada proses yang memicu tubuh kita: metabolisme aerobik. Dalam neuron yang mengatur tidur tertentu, kami menemukan bahwa mitokondria – produsen energi sel – bocor elektron ketika ada kelebihan pasokan. Ketika kebocoran menjadi terlalu besar, sel -sel ini bertindak seperti pemutus sirkuit, tersandung sistem menjadi tidur untuk mencegah kelebihan beban. '
Temuan ini membantu menjelaskan hubungan terkenal antara metabolisme, tidur, dan umur. Hewan yang lebih kecil, yang mengonsumsi lebih banyak oksigen per gram berat badan, cenderung lebih banyak tidur dan hidup lebih pendek. Manusia dengan penyakit mitokondria sering mengalami kelelahan melemahkan bahkan tanpa tenaga, sekarang berpotensi dijelaskan oleh mekanisme yang sama.
“Penelitian ini menjawab salah satu misteri besar biologi,” kata Dr Sarnataro.
'Mengapa kita perlu tidur? Jawabannya tampaknya ditulis ke dalam cara sel -sel kita mengubah oksigen menjadi energi. '
Makalah, 'Asal mitokondria dari tekanan untuk tidur', diterbitkan di Alam .
Pusat MRC £ 50 juta baru diluncurkan untuk mempelajari bagaimana paparan lingkungan menyebabkan penyakit radang kronis
Komentar Ahli: Apa peran sistem energi masyarakat dalam mencapai akses energi universal?
