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Übermüdet? Eine neue Studie untersucht die molekulare Ursache

Schlafentzug hat schädliche Konsequenzen für Leistung und Gesundheit. Doch die molekularen Grundlagen für Schläfrigkeit nach einem Schlafentzug sind größtenteils ungeklärt. Joan Hendricks, von der Universität von Pennsylvania in Philadelphia hat in einer Studie an genetisch veränderten Fruchtfliegen nun zwei Moleküle entdeckt, die bei Fliegen den Schlaf regeln. Fliegenmutanten, denen die zwei chemischen Verbindungen fehlen, schlafen mehr. Bei Säugetieren sind die gleichen Moleküle auch am Lernen und Erinnern beteiligt. Die Ergebnisse stützen die Annahme, dass durch Schlaf unsere Erfahrungen des vergangenen Tages gefestigt werden. Die Studie erscheint in der Novemberausgabe von Nature Neuroscience.

Die Moleküle sind die Botenstoffe zyklisches AMP und CREB (cyclic AMP response element binding protein). Zyklisches AMP aktiviert CREB, das dann bestimmte Gene einschaltet. Die Wissenschaftler manipulierten die Aktivität des betroffenen Gens, indem sie durch genetische Veränderungen wenig oder viel zyklisches AMP in den Fliegen erzeugten. Als Folge verringerte oder vergrößerte sich die Menge CREB.

Die Länge der Ruhezeiten ist der Aktivität des durch CREB aktivierten Gens entgegengesetzt: Manipulierte Fliegen mit mehr CREB haben weniger geschlafen, solche mit fehlendem CREB schliefen mehr. CREB kann Fliegen wach halten, aber sie werden schläfrig und müde wenn es aufgebraucht ist.

Für Fred Turek, Neurowissenschaftler an der Northwestern University, Illinois, ist die CREB/AMP Entdeckung ein bedeutender Fortschritt. Es gibt einen dringenden Bedarf an nicht süchtigmachenden Medikamenten für Menschen, die unter Schlaflosigkeit leiden, erklärt Turek. Es gibt auch ein Verlangen nach Medikamenten, die Leute wach halten. „Das US Militär ist sehr an der Entdeckung von chemischen Verbindungen interessiert, durch die Personen wach und aufmerksam bleiben“, so Turek.

Bisherige Arbeiten haben gezeigt, dass die Fruchtfliege Drosophila melanogaster Ruhezeiten hat, die dem Säugetierschlaf erstaunlicherweise sehr ähnlich sind. Jedoch warnt der Schlafforscher Paul Shaw vom Neurosciences Institute in San Diego: „Wir können nicht sicher sein, dass Schlaf bei Fliegen und Säugetieren der gleiche ist – Fliegen haben nicht die gleichen elektrischen Muster der Gehirnaktivität. Aber auf der Verhaltensebene sind die Ähnlichkeiten groß. Ich glaube, dass wir die Ergebnisse vorsichtig auf Säugetiere übertragen können.“ Weiter gibt Shaw zu bedenken, dass die Verbindung von Schlaf und Lernen zwar verführerisch aber weiterhin unklar sei.

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Zyklisches AMP und CREB sind bei vielen Organismen in Lernen und Erinnern involviert. Zyklisches AMP hilft Fliegen, Kurzeit-Erinnerungen auszubilden. Die Mutanten mit niedrigem CREB zeigten Schwierigkeit langfristige Erinnerungen auszubilden. Die Erinnerungen der Insekten mit mehr als gewöhnlichem CREB war so gut, dass die Wissenschaftler sie ‚fotografisch‘ nannten.

Nicole Waschke
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