Uzun yolculuklarda veya gün içerisinde ister istemez hepimiz zaman zaman kontrolsüz olarak uykuya dalıyoruz. Bazen de ne yaparsak yapalım umutsuzca yatakta uzanmış şekilde uykumuzun gelmesini bekleriz. Bu tecrübeler uyku ve uyanıklık geçişlerinde sinirsel ağların önemli rol oynadığını göstermektedir.

Geçtiğimiz günlerde Pimentel ve ekibinin Nature’da yayınlanan çalışmasında meyve sineklerindeki bir sinir hücresi grubunun nasıl oluyor da uyku ve uyanıklık kontrolünde rol oynadığı konu ediliyordu.

Meyve sineklerinde uyku oluşturucu sinirlerin pasifize edilmesi; beyindeki dopamin moleküllerinin bu sinirlerde bulunan iki farklı potasyum kanalının üzerindeki etkisi ile mümkün olduğu bilinmektedir. Pimentel ve çalışma arkadaşları meyve sineklerinde uyanıklık oluşturucu sinirlerin salgıladıkları özel moleküller ile uyku oluşturucu bir sinir grubunu nasıl pasifize hale getirdiklerini aydınlattılar. Bu sonuçlar sağlıklı bir bireyde uykunun nasıl düzenlendiği veya uyku ile ilişkili hastalıkların tedavisinde önemli gelişmelere neden olacağı ön görülmektedir.

Beyindeki uyku-uyanıklık ile ilgili sinirlerin merkezi sinir sistemi üzerinde bulunduğu ve bunların sinirler arasında baskılayıcı roller üstlendiğine inanılmaktadır. Buna benzer sistemler meyve sineklerinde de bulunmaktadır. Meyve sineklerinde uyku-uyanıklığı düzenleyen sinirler birbirleri ile bağımsız olarak etkileşerek hayat için son derece önemli olan bu iki periyodun düzenlenmesini sağlarlar. Meyve sinekleri genetik olarak manipüle edilmeye en yatkın model organizma olduğu için araştırmacılar bir takım genetik çalışmaları ilk olarak bu canlılar üzerinde denemeyi tercih etmektedirler.

Meyve sineklerinde belki de en önemli uyku merkezi beyinde dorsal fan-shapped body (dFB) olarak adlandırılan bölgedir. Öte taraftan uyanıklık oluşturucu sinirler (dopaminergic sinirler) dopamin molekülünü salgılayarak sineklerin uyanık periyotta kalmasını sağlıyorlar. Pimentel ve ekibi meyve sineklerindeki uyku-uyanıklık dengesini anlamak için dopaminergic sinirleri optogenetik yollardan aktivite ederek ortama dopamin salgılanmasını ve eş zamanlı olarak aktif halde bulunan dFB sinirlerinin dopamine karşı tepkisini incelemeyi başardılar.

Uyku halindeki sineklerde dFB sinirlerinin son derece aktif olduğu(sinirlerin elektrik sinyallerinin polarize olması) ve ortamda dopamin molekülüne rastlanılmadığı tespit ediliyor. Araştırmacılar bu durumu “Sleep ON” evresi olarak adlandırmaktadırlar (Sekil-1a). Fakat ne zaman ki dopaminergic sinirler ışıkla aktif edildiğinde ve ortama bu sinirlerden dopamin salgılandığında dFB sinirlerinin yüzeyinde bulunan ‘dop1R2′ reseptörleri dopamini algılayarak dFB sinirlerinin hücreler arası ortama “shaker” kanalı aracılığı ile potasyum iyonu salgılamasını sağlayarak dFB sinirlerini pasifize (elektrik sinyallerinin hiperpolarize olmasi) ediliyor ve sinekler anında uyanıklık fazına geçiyorlar (Sekil-1b). Sonraki adımda araştırmacılar dFB sinirlerini sürekli olarak dopamine maruz bıraktıklarında sitoplazmada bulunan ve ‘Sandman’ olarak adlandırılan potasyum kanalları hücre yüzeyine entegre olarak dFB sinirlerin uzun süreler pasifize kalmasına neden olduğunu tespit ediyorlar (Sekil-1c). Uzun süreler dopamine maruz kalan dFB sinirlerinin uykusuzluk hastalığı olan “Insomnia”ya neden olduğu da anlaşılıyor.

Bu çalışma bir sinir grubunun uyku-uyanıklık dengesinde nasıl rol oynadığının anlaşılması bakımında oldukça heyecan verici olması ile beraber kompleks organizmalarda benzeri sistemlerin çalışılması açısından da yol gösterici niteliktedir.

Gelişmelere parallel olarak uyku ve ilişkili davranışların aydınlatılmasında önemli bir yeri olacak bu çalışma, Alzheimer gibi ilişkili hastalıkların tedavisi içinde umut oluşturmaktadır.

Referanslar:

1.) Nature
2.) Pimentel, D. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature19055 (2016).