Schlaf-Gen entdeckt

Spokane (USA) - Wie alle Tiere verfügt der Mensch über eine innere Uhr, die Phasen von Aktivität und Schlaf mit dem natürlichen Wechsel von Tag und Nacht synchronisiert. Doch noch immer ist weitgehend ungeklärt, welche biochemischen Prozesse den Schlaf regulieren und warum ein normaler Schlaf für die Gesundheit so wichtig ist. Jetzt haben amerikanische Forscher in Hirnzellen ein Protein entdeckt, das für einen gesunden Schlaf sorgt – und zwar bei Menschen, Mäusen und Fliegen. Ist das Gen, das die Produktion dieses Proteins steuert, defekt, verkürzen sich die Schlafepisoden bei allen drei Organismen, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Science Advances“. Die weitere Aufklärung des Mechanismus könnte dazu beitragen, die grundlegenden Funktionen des Schlafs zu verstehen und eine Ursache für Schlafstörungen zu beheben.

„Der Schlaf muss irgendeine wichtige Funktion haben, aber wir wissen noch nicht, welche,“ sagt Jason Gerstner von der Washington State University in Spokane. „Wir haben einen sehr alten Mechanismus der Schlafregulation gefunden, der sich über lange Zeiträume der Evolution erhalten hat.“ Im Gehirn von Mäusen hatte Gerstner zunächst ein Protein entdeckt, dessen Produktion im Tagesverlauf steigt und sinkt. Das Protein FABP7 wurde jedoch nicht in den Neuronen, sondern in den sogenannten Astrozyten gebildet, die zu den Gliazellen des Hirngewebes zählen. Gentechnisch veränderte Mäuse, denen das FABP7-Gen fehlte, schliefen unruhiger als die Tiere mit normaler Genfunktion.

Um zu prüfen, ob das Schlaf-Gen auch beim Menschen eine Rolle spielt, wertete der Forscher zusammen mit seinen Kollegen Daten einer japanischen Schlafstudie aus, an der sich 294 Männer beteiligt hatten. DNA-Analysen ergaben bei 29 Probanden eine Punktmutation im FABP7-Gen, die den Einbau einer falschen Aminosäure in das FABP7-Protein bewirkte. Bei den Trägern dieser Mutation waren die einzelnen Schlafepisoden während der Nacht im Schnitt kürzer als bei denen mit dem normalen Gen. Das defekte Gen erhöhte auch die Zahl der nächtlichen Wachphasen, so dass der Schlaf insgesamt unruhiger und weniger fest war. Die Betroffenen unterschieden sich nicht hinsichtlich des Alters, des Körpergewichts oder des allgemeinen Gesundheitsstatus von den anderen Teilnehmern der Studie.

Schließlich übertrugen die Forscher das mutierte FABP7-Gen aus menschlichen Astrozyten in das Erbgut von Drosophila-Fliegen. Mit einer speziellen Apparatur, einem „Drosophila-Aktivitätsmonitor“, der die Bewegung von Fliegen automatisch registriert, konnten sie nachweisen, dass das defekte Schlafprotein sogar bei Insekten für einen unruhigen Schlaf sorgt. Damit sei erstmals ein schlafregulierendes Gen identifiziert worden, dessen Aktivität in ganz unterschiedlichen Tierarten und im menschlichen Organismus dieselben biochemischen Reaktionen auslöst, schreiben die Autoren.

Fettsäure bindende Proteine wie FABP7 transportieren Fettsäuren in den Zellkern und schalten dadurch bestimmte Gene ein. Welche Prozesse infolgedessen in Gang gesetzt werden, wollen die Forscher als Nächstes untersuchen. Möglicherweise ergeben diese Arbeiten neue Hinweise auf die Funktion des Schlafs. Bisherige Theorien gehen davon aus, dass der Schlaf für die Aktivität der Neuronen, den Energiestoffwechsel sowie für Gedächtnisspeicherung und Lernprozesse wichtig ist.