Новое исследование на мутанте плодовой мухи, называемой бессонницей (sss), подтвердило, что фермент ГАМК-трансаминаза, которая является мишенью некоторых лекарств от эпилепсии, способствует потере сна. Результаты, опубликованные в журнале Molecular Psychiatry, были опубликованы под руководством Амиты Сегал, доктора философии, руководителя программы хронобиологии Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета. Результаты проливают свет на механизмы, которые могут быть общими между нарушением сна и некоторыми неврологическими расстройствами. Лучшее понимание этой связи могло бы позволить лечение, которое нацелено на оба типа симптомов и, возможно, обеспечит лучшую терапевтическую эффективность.
"Эпилепсия – это, по сути, нарушение головного мозга, вызывающее учащение возбуждения, а также, возможно, снижение активности нейромедиатора ГАМК," говорит Сегал, который также является профессором неврологии и исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза (HHMI). "Это связывает нашу работу с препаратами, которые ингибируют трансаминазу ГАМК. Изменения активности трансаминазы ГАМК связаны с эпилепсией и некоторыми другими психическими расстройствами, которые могут быть причиной некоторых связанных с этим проблем со сном."
Команда изучила протеомику мутантного мозга sss – крупномасштабное исследование структуры и функции родственных белков – и обнаружила, что трансаминаза ГАМК повышена в мозге sss по сравнению с контрольной группой. Этот фермент расщепляет ГАМК, поэтому ГАМК снижается в sss-мозге. Поскольку ГАМК способствует засыпанию, у мутантной мухи sss наблюдается ухудшение сна, как следует из названия.
Взаимосвязь между белком SSS и ГАМК до конца не изучена. Белок SSS контролирует нервную активность, и его отсутствие приводит к усилению нервного возбуждения, что, вероятно, потребляет много энергии, – говорит Сегал. ГАМК-трансаминаза работает в митохондриях, органеллах по производству энергии в глиальных клетках головного мозга, которые обеспечивают топливо для нейронов. Большая потребность в энергии, вызванная усилением нервных импульсов в мозге sss, вероятно, изменяет митохондриальный метаболизм, в том числе функцию трансаминазы ГАМК в глии.
У мутантной мухи sss существует поток соединений, который приводит к ее характерной потере сна: мутант sss имеет повышенную активность нейронов, вызванную подавлением регуляции белка калиевого канала, называемого шейкер. Недавно лаборатория Сегала показала, что SSS также влияет на активность рецепторов ацетилхолина. Оба эти действия могут напрямую вызвать бессонницу. Кроме того, повышенная потребность в энергии глии, которая увеличивает трансаминазу ГАМК и снижает ГАМК, может еще больше способствовать потере сна. С другой стороны, если ГАМК увеличивается, то сон увеличивается, как у мух, которым не хватает ГАМК трансаминазы.