Spánok predstavuje jednu z najdôležitejších súčastí nášho života. Prednedávnom sme vás informovali o úlohe astrocytov v regulácii spánku. Čo však samotné zaspávanie spúšťa? Odpoveď sa zdá byť jednoduchá a dostatočne známa, využívajú ju farmaceutické spoločnosti vo svojich suplementoch pre lepšie zaspávanie a učí sa aj na školách. Počuli ste o nej možno aj vy: melatonín, substancia produkovaná malou, nepárovou súčasťou medzimozgu – epifýzou.
Epifýza, pravým slovenským názvom šuškovité teliesko, predstavuje zaujímavú súčasť mozgu. Fyziológovia ju v minulosti pokladali za miesto uloženia duše či tretie oko. S pravdou neboli až tak ďaleko, bez toho aby sme skĺzli do mysticizmu, môžeme skonštatovať, že epifýza je pozostatok tretieho oka – svetlocitivého orgánu viditeľného u hatérii či plazov, ktoré reaguje na zmenu intenzity svetla (teda nie na pohľad do inej dimenzie).
Dodnes je epifýza niekoľkými nervovými odbočkami spojená so zrakovými dráhami a dostáva informácie o svetle v našom okolí. Zistilo sa, že na znižovanie intenzity svetla v prostredí epyfýza reaguje zvyšovaním koncentrácie hormónu – melatonínu – v našom tele. Melatonín nám následne pomáha zaspávať. Ako? To môže byť ťažia otázka, ako by sa zdalo vzhľadom k tomu, že dodnes nie je známy mechanizmus, akým túto funkciu melatonín zabezpečuje.
Viac svetla k tomuto problému by mohol poskytnúť najnovší výskum na modelovom organizme C. Elegans – malom červovi. Výskumný tím zistil, že v tomto tvorovi melatonín nasadá na receptor MT1, čo má za následok otvorenie tzv. BK draslíkových kanálov a s tým spojenú inhibíciu uvoľňovanie neurotrasmiterov na synapsiách neurónov. Jednoduché, že? Samozrejme, že nie, preto si to skúsme vysvetliť ľudskejšie.
Každá bunka predstavuje vlastný mikrosvet. Voči okoliu je chránená špeciálnou bariérou, cytoplazmatickou membránou, ktorej zaujímavá vlastnosť je jej semipermeabilita – do veľkej miery dokáže regulovať, aké molekuly do vnútra bunky pustí a aké nie. Princíp tejto regulácie spočíva, veľmi zjednodušene, v elektrostatických a veľkostných prekážkach pre molekuly v okolí. Aby sa však tento mikrosvet neodrezal od prostredia úplne, vytvoril si špecifické proteíny, tzv. tunely, ktoré plnia presne funkciu ich mena – sú tunelmi pre látky, ktoré bez cez cytoplazmaitckú membránu nedokážu svojvoľne prestúpiť.
Na to, aby bunka prijala takéto látky cez svoje tunely však najprv musí vedieť o tom, že sa v jej okolí nachádzajú látky, ktoré potrebuje. Na to slúžia receptory, ktoré si môžete predstaviť ako senzory vybraných molekúl. Tieto molekuly nemusia predstavovať len samotnú látku, ktorú bunka cez tunel príjme, môže to byť proteín či iná molekula, ktorá signalizuje bunke začiatok určitej aktivity. Napríklad, v okolí sa objaví látka vyvolávajúca delenie bunky. Bunka si následne otvorí kanály a prijme z okolia všetko potrebné pre tento proces.
Podobnú funkciu plní aj melatonín u C. Elegans. Potom, čo sa naviaže na MT1 receptor, bunka tento signál pochopí ako príkaz na otvorenie tzv. BK draslíkových kanálov u neurónov. Otvorenie týchto kanálov je súčasťou funkcie neurónov, počas ktorej inhibujú sekréciu neurotrasmiterov medzi synapsiami – spomalia prenos nervových vzruchov a nervovej aktivity.
Tieto informácie by nás opäť mohli posunúť o krok bližšie k pochopeniu spánku, avšak pre úplnú odpoveď bude potrebné potvrdiť podobné mechanizmy aj u cicavcov. Dobrou správou však je, že v minulosti boli viaceré mechanizmy pozorované v tomto červovi dokázané aj cicavcov, či už viac alebo menej komplexnej forme, napríklad apoptóza – odumieranie buniek.
[Radovan]—
Viac o spánku a informácie o synapsiách:
https://vedator.space/astrocyty/
https://vedator.space/na-stope-ludskej-mysle-synapsie/
Epifýza v mozgu:
SHOJA, Mohammadali M., et al. History of the pineal gland. Child’s Nervous System, 2016, 32.4: 583-586. (resp.: https://link.springer.com/article/10.1007/s00381-015-2636-3)
https://www.endocrineweb.com/endocrinology/overview-pineal-gland
Spomínaný výskum:
NIU, Longgang, et al. Melatonin promotes sleep by activating the BK channel in C. elegans. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020, 117.40: 25128-25137.