Circadianska rytmer och sömn
-
Upload
adena-william -
Category
Documents
-
view
88 -
download
1
description
Transcript of Circadianska rytmer och sömn
De flesta djur uppvisar ett eller flera cykliska (återkommande) beteenden
• Circannuella rytmer• Hibernerning• Reproduktion• Påverkan på den circadianska melatonin sekretionen
• Circadianska rytmer• Hormonsecretion• Metabolism• Kroppstemperatur• Vaken/sömncykeln
SCN-cellerna signalerar rytm både elektriskt och humoralt
• Högre frekvens av aktionspotentialer på dagen
• Mängden spänningskänsliga kalciumkanaler (L-typ) är dubbelt så hög på dagen
• Reverseringspotentialen för GABAA är mer depolariserad på dagen
Humorala faktorer:
• Glucocorticoider• αTGF (Transforming growth factor)• Prokineticin 2
• Melatonin• SCN→ pregl symp.→ggl cervicale sup→corpus pineale• -max syntes på natten
Melatonin
• Utsöndras av talgkottkörteln (pineal gland) under mörker
• Exogent Melatonin inducerar sömn i människan
“Sleep is the readily reversible state of reduced responsiveness to and interaction with the environment”
Alla behöver sömn
• Flugor behöver det– Fåglar behöver det• Fiskar behöver det
– Katter behöver det» Vi behöver det
• Autosomal dominant sjukdom men progressivt försämrad sömn
• Genomgår fyra stadier under ett antal månader innan patienten avlider
• Gnagare betydligt känsligare!
Fatal familial Insomnia
Sömnlängd
• Ungefär 60% av befolkningen faller inom en sömnlängd på 6,5-8,5tim
• 40% faller utanför detta! – variation i “Clockgenerna”
• Det viktiga är att man känner sig utvilad!
Mäta sömn - EEG
• Electroencefalogram – Extracranial – • non-invasive
– Intracranial – • invasive
– ”Multiarray local field potentials” – experimentell!
Rytmgenerator i Thalamus
• Interaction mellan thalamocorticala (glutamat) och thalamoreticulära neuron (GABA)
• Moduleras av Acetylcholine, Noradrenalin, 5-HT, Adenosin
NREM (SWS) och REM
NA, 5-HT, Histamin Höga Låga Mycket låga
Ach Hög Låg Hög
Orexin Hög Låg Låg
Energikonsumtion Hög Lite lägre Hög
Hobson (2005) Nature 437:1254
Interaktion mellan circadianska och homeostatiska komponenter
• Process C– Bestämmer när sömnen skall infalla utifrån
circadianska processer kontrollerade av SCN tex “Clockgenerna”• Sociala signaler
• Process S– Homeostatiskt driven med ett ökat behov av
sömn efter förlängd vakenhet – Adenosine?
Baron Constantin von Economo
• Studerade patienter med en virus infektion som han kom att kalla encephalacitis lethargica
• Patienterna drabbades av abnormala sömnmönster
• Post mortem studier gav Economo en föraning om vad som var fel…
Vakenhet förmedlas via de modulatoriska transmittorsystemen
LC –Locus CoeruleusBF – Basal forebrainLH – Lateral HypothalamusVLPO – VenteroLateralPreOpticTMN - TuberoMammillary NuclLDT/PPT – LateroDorsal- and PeduncoPontine Tegmental nuclSaper et al (2005) Nature 437:1257
De modulatoriska transmittorsystemen hämmas av GABA/Galanin från celler i VLPO i hypothalamus
Saper et al (2005) Nature 437:1257
Orexin-innehållande celler i lat hypothalamus aktiverar de modulatoriska transmittorsystemen och stabiliserar switchen
mellan sömn/vakenhet
Saper et al (2001) TINS 24:726
Lokal mikrosömn
• ”…in animals kept awake beyond their normal sleep time, populations of neurons in different cortical areas can suddenlty go ”offline” in what resembles the off times during NREM”
Vyazovskiy et al (2011) NATURE
Varför sover vi?
• Adaptivt
• Restorativt – Energimetabolism– Immunförsvaret– Neuronal plasticitet och inlärning
Metabolism
Födosök och upptag – energi metabolism - Lipidmetabolism
Insulin resistans -> ”Metabolic syndrome”
ANSMelatonin?Glucocorticoids
GhrelinLeptin?
Immunförsvaret
• Inflammation påverkar sömnmängd och kvalitet och sömnrestriktion ökar dödligheten till följd av blodförgiftning (sepsis) - Reciprokt
• Flera faktorer såsom leukocytmängd eller cytokininuttrycket påverkas av sömn och då “Clockgen” uttrycket– Potentiellt via en rubbad HPA-axel – Stress– Melatonin
Två mekanismer (hypoteser) för minnesbildning/konsolidering under sömn
1, ”Synaptic homeostatsis”
2, ”Active system consolidation”
Nedreglering - Synaptisk homeostas
Tononi and Cirelli (2013) Scientific American, Margret et al (2011) Nat neurosci
Rekommenderad läsning
• Generell översikt• The circadian control of sleep – S.P. Fisher, R.G. Foster and Stuart N. Pierson (2013)• Clock genes and sleep – D. Landgraf, A Shostak och H. Oster (2012)• Sleep and Arousal: Thalamocortical mechanisms – D.A. McCormick och T. Bal (1997)
• Sömn och minne• The memory function of sleep – S. Diekelmann och J. Born (2010)• Hippocampal sleep feature: relations to human memory function – M. Ferrara, F.
Moroni, L. de Gennaro och L. Nobili (2012)• Sleep and waking modulate spine turnover in the adolescent mouse cortex – S.
Maret, U. Faraguna, A. B. Nelson, C. Cirelli och G. Tononi (2011)
• Sömn och metabolism• Circadian Clocks and Metabolism – B. Marcheva, K.M. Ramsey, C.B. Peek, A. Affinati,
E. Maury och J. Bass (2013)