Az alvás homeosztatikus szabályozása

Az előadások a következő témára: "Az alvás homeosztatikus szabályozása"— Előadás másolata:

1 Az alvás homeosztatikus szabályozása

2 Homeosztatikus szabályozás
a circadian szabályozás mellett a másik fontos elem az alvás homeosztatikus szabályozás valami elfogy, vagy valami felszaporodik ébrenlét alatt, alvás alatt regeneráció a két szabályozás általában egy irányban hat: nappal ébren vagyunk, alvás iránti igény fokozódik – éjjel alszunk, regeneráció végbemegy a két szabályozás ütközhet is – házi buli 2 megközelítés: alvásfaktorok izolálása alvásdepriváció után természetes, vagy kiváltott alvás alatt szervezet saját anyagainak hatása alvásdepriváció káros hatása a stresszt nehéz kizárni – forgó dob, virágcserép fájdalom hatásával vetekvő motiváció ébred - kínzás az alvást könnyű megzavarni, nehéz kiváltani, a kontrol problematikus

3 Alvásfaktorok I. Pieron ~1910
kutyasétáltatás 10 napig – likvor vétel, beadás naiv állatok agykamrájába - pozitív alvás transzfer, 2-6 órán belül alvás - hipnotoxin hasonló kísérleteket végzett Ishimori Japánban metodikai problémák: altatás, érzéstelenítés nélküli likvor vétel és beadás, nincs térfogat kompenzáció Pappenheimer és Krueger, 60-as, 70-es évek kecske depriváció, beadás patkánynak, macskának – pozitív eredmény (krónikus kanülök) – S anyag nyúlon (gyenge cirkadian ritmus) is hatásos, sőt nem deprivált kecskék likvora is hat patkányokban emberi vizeletben is jelen van, depriváció nélkül is – emberi vizelet gyűjtése – 3000 liter (!) elegendő mennyiség a kivonásra és tisztitásra - végeredmény: muramyl peptid glu, ala, diaminopimelic acid, muramin sav 2:2:1:1 arányban alkotja – a bakteriális sejtfal peptido-glikánjának enzimatikus lebontásából származik látszólagos kudarc, de ráirányítja a figyelmet a citokinek alvás szabályozásban betöltött potenciális szerepére

4 Alvásfaktorok II. Monnier 1963 Uchinozo és Inoue 1980-90
talamusz intralamináris mag ingerlése keresztezett keringésű nyulakban – nem ingerelt nyúl is elalszik: a talamusz vénás vérének dializátumából DSIP (Delta-Sleep-Inducing-Peptid) 9 as: trp-ala-gly-gly-asp-ala-ser-gly-glu ez a legtöbbet vizsgált alvásfaktor – több fajban is 1 órás latenciával természetes alvás vannak negatív eredmények, hatás függ a beadás időpontjától, macskában harang-görbe alakú dózis-hatás DSIP-szerű antigént kimutattak emberben és különböző fajokban, nyúlban BF, POA, AH területén nem természetes alvásfaktorok Uchinozo és Inoue alvásdeprivált patkány agytörzs kivonat – SPS (Sleep-Promoting-Substance) - uridin, oxidált glutation (glu-cys-gly – a glu gamma karboxilja adja a peptid kötést) hatásmechanizmus nem ismert, a glutation a diszulfid hidak kialakulását szabályozza az uridin pedig gátolja a hippokampális sejtaktivitást (Dobolyi et al., 1999)

5 Alvásfaktorok III. a természetes alvás átvihetőségét parabiotikus állatokban tanulmányozták, de anyagok kivonását nem próbálták Matsumoto, 1972 parabiotikus patkányokban nagyobb az alvási szinkronitás, mint bőrüknél fogva összevarrtakban De Andres, 1976 kutyákra plusz fejet varrt, 108 órás túlélés, független alvás-ébrenléti ciklus sziámi ikrek csecsemő korban általában egymástól független alvás, de van ellentétes adat is Mukhametov, delfinek féltekéi felváltva alszanak, hasonló megfigyelések más tengeri emlősökben és madarakban az egyik félteke deprivációját nem tudja kompenzálni a másik félteke alvása 

6 Alvásfaktorok IV. a természetes alvás átvihetőségét parabiotikus állatokban tanulmányozták, de anyagok kivonását nem próbálták Matsumoto, 1972 parabiotikus patkányokban nagyobb az alvási szinkronitás, mint bőrüknél fogva összevarrtakban De Andres, 1976 kutyákra plusz fejet varrt, 108 órás túlélés, független alvás-ébrenléti ciklus sziámi ikrek csecsemő korban általában egymástól független alvás, de van ellentétes adat is Mukhametov, delfinek féltekéi felváltva alszanak, hasonló megfigyelések más tengeri emlősökben és madarakban az egyik félteke deprivációját nem tudja kompenzálni a másik félteke alvása 

7 Alvásfaktorok V. a delfin kísérletek ellentmondani látszanak a valamilyen anyag felhalmozódik, vagy valamilyen anyag elfogy elképzelésnek – legalábbis, ha feltételezzük az anyag vérben, vagy likvorban való jelenlétét úgy tűnik, az alvás igény lokálisan alakul ki Kattler et al., 1994 – szomatoszenzoros ingerlés (vibráció) jobb, ill. bal csuklón az előbbi esetében delta teljesítmény növekedés a bal SI-en Vyazovskiy et al., 2000 – patkány féloldali bajusz szőr eltávolítás, inger gazdag környezet – delta teljesítmény aszimmetria Huber et al., 2004 – motoros tanulási feladat, delta teljesítmény növekedés a használt Brodman areák felett

8 Alvásfaktorok VI. a szervezet saját anyagai közül egyesek szintje korrelál az alvás-ébrenléti ciklussal ennek több oka lehet alvás elsődleges ez váltja ki az anyag változását az anyag változása elsődleges, kiváltja az alvást közös külső szabályozás alatt állnak két fő forrásból válogattak anyagokat – az endokrin- és az immunrendszerből prosztaglandinok – Hayaishi 1990 körül – PGD2 alvás, PGE2 ébrenlét faktor – POA-ba és III. agykamrába adva alvás, de hipotermia nélkül CCK, inzulin – jóllakottsági szindróma, nem alvásfaktor adenozin – inkább a deprivációval lehet kapcsolatos, nem a természetes alvással melatonin – éjszakai állatban nem lehet alvásfaktor IL-1, TNF, interferon alfa, vagyis citokinek – inkább az infekcióval kapcsolatos szomnolencia közvetítői GHRH-GH – legígéretesebb – ellenpárja a CRH

9 Alvásdepriváció I. az alvás funkciója nem ismert
korreláció vmilyen folyamattal – melyik az elsődleges? ingerlés – ha csökkenti az alvást, az igény csökkent, vagy a mechanizmus károsodott? depriváció – klasszikus élettani megközelítés: szervet kiirtom, miben hal meg az állat deprivációnál két alapvető metodikai probléma: rövidtávú depriváció esetén lehet, hogy nem a károsodást látom, hanem a védekező mechanizmust (l. éhség) hosszútávú depriváció esetén intenzív, károsító ingerlés kell – stressz; ha az állat meghal, nem tudni, hogy mitől (l. virágcserép módszer vs. priapizmus – REM gátlása) Rechtschaffen módszere 3.33 fordulat/perc, 2-3 cm víz felett kísérleti és kontrol állat hasonló macerának kitéve

10 Alvásdepriváció II.

11 Alvásdepriváció III. teljes alvásmegvonás (TSD) – nREM 8,7%, REM 4,4%ra csökken a kontrolhoz képest átlagos túlélés 20,9 nap (rekord 32) közeli halál tünetei – ilyenkor leölték az állatot: súlyosan leromlott állapot táplálékfelvétel csökkenése súlyos ataxia, vagy legyengülés – nem megy a koronggal zuhanásszerű testhőmérséklet csökkenés jelentős végtag ödéma EEG amplitúdó csökkenés szőr barnás-sárga, összeragadt, talpon, farkon fekélyek – nem a grooming hiánya többet ettek (80%), mint a kontroll állatok (20%), mégis jobban lefogytak (-17%, kontroll -8%) nem a testsúly csökkenés az ok – halálra éheztetett patkányok (túlélés 16,7 nap) -46% testsúly csökkenés

12 Alvásdepriváció IV. energiafelhasználás duplájára nőtt
testhőmérséklet először meredeken nőtt, majd az idő második felében egyre gyorsabban csökkent nincsenek stresszre utaló jelek, csak a legvégén mellékvesekéreg növekedés REM megvonás – kismérvű nREM megvonással jár átlagos túlélés 36,6 nap az állatok érzékennyé váltak, ugráltak, vinnyogtak, mintha fájdalmaik lettek volna, majd agresszívvé váltak, mindent megtámadtak egyébként hasonló változások, mint TS-ben, kivéve, hogy a testhőmérséklet az elején se nőtt, a csökkenés a 2 fokot is elérhette nREM megvonás – jelentkezik REM megvonás is átlagos túlélés 44,7 nap, tünetek a TSD-vel egyeznek

13 Alvásdepriváció V. a változások a súlyosabb tünetek kialakulása után is megfordíthatók, bár az erőteljes hőmérséklet csökkenés megindulása után már nem először nagyfokú REM, majd kisebb mértékű nREM pótlás a halál oka az energiaháztartás felborulása – nREM megvonása növeli a set-point-ot, a REM megvonása fokozza a hőleadást a nREM csökkenti a set-point-ot, de a hatás az alvás utáni ébrenlétben is megmarad REM alatt megszűnik a hőszabályozás, a REM megvonás hatására magas NA szint – receptor érzékenység csökkenés? a kísérletek metodikáját támadások is érték: esetleges fertőzés szerepe, de ezeket meggyőzően cáfolták egyetlen csoport kísérletei!

14 Az alvás „two process” elmélete I.
cirkadian szabályozás: hosszú ébrenlét után rövid alvás kell homeosztatikus szabályozás: hosszú ébrenlét után hosszú alvás kell 264 óra depriváció után 14,4 óra alvás – a magyarázat az alvás intenzitásának változása a mérésére a legjobb jelölt az alvás LA3-LA4 stádiuma: elalvás után gyakori, hajnalban ritka, depriváció után megnő ezen alapszik Borbély elmélete S folyamat ébrenlét alatt nő, alvás alatt csökken – exponenciálisan egy-egy epizóduson belül is exponenciális felfutás, más platóhoz tartva a C folyamat – „sleep propensity” torz cirkadian coszinusz, minimuma délután 4, maximuma hajnal 4-kor van

15 Az alvás „two process” elmélete II.
az alvás iránti igényt az S és a C ellentettje közötti távolság szabja meg, ettől függ a delta tartományú teljesítmény különböző hosszúságú depriváció: rebaund hosszát a két görbe metszése prediktálja a modell finomabb változatában elalvási és ébredési küszöb – a külső és belső ingerek, folyamatok ezeket tologatják folyamatos bed-rest – fragmentált alvás délutáni szieszta igen hasznos, S lecsökken a modell érdeme, hogy összekapcsolja a homeosztatikus és cirkadian szabályozást, és a delta teljesítményen keresztül kapcsolatot teremt a neurofiziológiával sok probléma is van, pl. a REM alatti történések kérdése

16 Az alvás “two process” elmélete

17 Szintézis

18

19 A delfin unilaterális alvása