En natts sömnbrist ändrar DNA:t i dina vävnader

– Tidigare forskning har visat att vår ämnesomsättning kan påverkas negativt om vi sover för lite eller skiftarbetar och sover på fel tid på dygnet. Dåliga sömnvanor har kopplats till ökad risk för övervikt och typ-2 diabetes. Dessa tillstånd uppstår även hos djur där man slagit ut gener som styr dessa klockor, så kallade ”klockgener”. Därför skulle våra kunna resultat tyda på att förändringar i våra klockgener kan vara kopplade till nyss nämnda negativa effekter av sömnbrist, säger Jonathan Cedernaes, försteförfattare och tillsammans med docent Christian Benedict, båda vid Uppsala universitet, huvudansvarig för studien.

För studien rekryterades 15 friska deltagare som deltog i två sessioner med standardiserade aktivitets- och måltidsscheman i ett sömnlaboratorium. I slumpmässig ordning fick deltagarna ena gången sova som vanligt (över 8 timmar), för att den andra gången hållas vakna under natten medan de hölls sängliggande för att inte ändra deras aktivitetsnivå jämfört med gången då de sov.

Morgonen efter antingen sömn eller vakenhet togs blodprover för att mäta nivån av blodsocker och hormonet insulin för att kunna bedöma deltagarnas blodsockerkänslighet. Samma morgon togs även små vävnadsprover från deltagarnas underhudsfett på magen och lårets framsida – två vävnader som är viktiga för att hålla blodsockernivåer på en jämn nivå och vars funktioner är störda vid tillstånd som diabetes. Genom molekylära analyser av vävnadsproverna kunde forskarna se att regleringen och aktiviteten av klockgenerna var påverkad efter natten utan sömn.

Aktiviteten av gener regleras av en mekanism som benämns epigenetik, och innebär bland annat kemiska förändringar utanpå själva DNA-kedjan. Epigenetiska förändringar innefattar bland annat en process som kallas metylering, där metylgrupper fästs på eller tas bort från DNA-kedjan. Detta reglerar i sin tur om gener ska vara på eller avstängda. Forskarna fann att en natts sömnbrist ledde till att klockgener hade ökad metylering, något som ofta kopplas till minskad aktivitet av generna.

Forskarna såg även att klockgenernas uttryck minskade, något som är en indikation på deras aktivitet.

– Så vitt som vi vet är vi härmed de första som visar att epigenetiska förändringar kan uppstå efter sömnbrist hos människor. Vi är även de första som kan visa att detta sker i dessa viktiga vävnader hos oss människor efter förlorad sömn, säger Jonathan Cedernaes.

– Det var något förvånande att se att epigenetiska förändringar i dessa gener kunde uppstå så snabbt, och även intressant att det kunde sker för dessa klockgener, som är mycket viktiga för att upprätthålla en normal ämnesomsättning, fortsätter han.

De genetiska förändringar som forskarna såg visade sig vara olika i de muskel- och fettvävnaden. Detta kan tyda på att dessa viktiga molekylära klockor inte påverkas på samma sätt av sömnbrist, och kanske att de inte längre är synkroniserade mellan åtminstone muskel- och fettvävnaden. Sådan brist på synkronisering mellan biologiska klockor I olika vävnader har kopplats till störningar i ämnesomsättningen. Det kan därför tyda på att dessa vävnadsspecifika förändringar i klockgenerna är en bidragande orsak till den försämrade insulinkänsligheten som vi också fann hos deltagarna natten efter att vi hållit dem vakna, säger Jonathan Cedernaes.

I nuläget vet forskarna inte hur bestående förändringarna som de fann är. Det är fullt möjligt att förändringarna i metylering och dessa klockgener kan återställas efter en eller flera nätter med normal sömn. Å andra sidan har just epigenetiska förändringar föreslagits utgöra inte bara ett genetiskt minne som kan gå från generation till generation, utan också ett minne för exempelvis kroppens ämnesomsättning. Forskning har till exempel visat att typ-2-diabetiker och skiftarbetare har förändrad metylering I blod och andra vävnader, säger Jonathan Cedernaes.

– Det är möjligt att åtminstone visa typer av sömnbrist eller förlängd vakenhet, som ju krävs vid skiftarbete, kan leda till förändringar i den epigenetiska koden i våra vävnader som påverkar vår ämnesomsättning över längre tidsperioder, avslutar han med att säga.

Studien
Cedernaes et al. Acute sleep loss induces tissue-specific epigenetic and transcriptional alterations to circadian clock genes in men (in press).
Forskningen har finansierats av Hjärnfonden, Vetenskapsrådet, AFA Försäkring, och Novo Nordisk Fonden.

Kontaktinformation
Jonathan Cedernaes, forskare och läkare vid neurovetenskapliga institutionen, Uppsala universitet Mobiltelefon: +1-312-866-0125, e-post: jonathan.cedernaes@neuro.uu.se eller Cecilia Yates, informationsansvarig vid neurovetenskapliga institutionen, Uppsala universitet Mobiltelefon: +46 (0)704-334801, e-post: cecilia.yates@neuro.uu.se