San – „ta poglavita đakonija na trpezi života” (Magbet, Vilijem Šekspir)

Ljudska istorija prepuna je priča o snu; u knjigama – pregršt različitih razmišljanja, mišljenja oprečna, katkad objašnjena, ali retko smislena. Još Platon u „Zakonima” piše: „Čovek dok spava nije ništa bolji od mrtvog; onaj koji voli život i mudrost neće spavati više nego što je za zdravlje neophodno.”

Znamo i mi danas, sa stolećima moderne medicine za sobom: dobar san je pola zdravlja. Lišeni sna, ne samo ljudi, već i druge životinje, mogu opstati tek nekoliko dana, kao što je u svojim eksperimentima pokazala Marija Manaseina krajem 19. veka, a utvrdili histopatološkim i anatomskim analizama italijanski naučnici Lamberto Dadi i Đulio Taroci. Ali zašto je to tako, bilo je pitanje na koje se odgovor doskora mogao samo nagađati.

Pregled anatomsko-fizioloških determinanti sna

Izvor slike: https://media.springernature.com/lw685/springer-static/image/art%3A10.1038%2F497S2a/MediaObjects/41586_2013_BF497S2a_Fig1_HTML.jpg?as=webp 

Zašto je nedostatak sna letalan?

Već je odavno postulirano da je san sveobuhvatno stanje, u kom su životinje manje sposobne da odgovore na stimulus. Teško je nabrojati sve životne funkcije u čijoj prezervaciji san ima ulogu, ali samo neke od njih jesu svakako metabolizam, imunitet i mnoge kognitivne sposobnosti. Jedna od ranijih pretpostavki je da san prevenira oksidativni stres u mozgu. Ipak, s obzirom na to da novija istraživanja pokazuju kako mozak ne podleže većim oštećenjima pri nedostatku sna, mogući razlozi fatalnosti deprivacije snom morali su biti traženi na nekom drugom mestu.

Grupa naučnika sa Harvarda došla je 2020. godine do neverovatnih rezultata. Držeći muve budnim, pomoću stimulacije nerava koji susprežu san, pratili su koncentracije reaktivnih kiseoničnih vrsta (engl. reactive oxygen species – ROS), koje su izuzetno reaktivni, nestabilni i kratkoživeći molekuli. Oni imaju važne uloge u ćelijskoj signalizaciji, ali pri prekoračenju ćelijske antioksidativne sposobnosti, oni postaju opasni. Ova grupa naučnika otkrila je kako su ROS glavni uzročnici letalnosti i oštećenja ćelija, tokom nedostatka sna.

Osnovni mehanizam eksperimenta zasnovan je na lišavanju životinja sna u periodu od deset dana. Zatim, životinjama je bilo dozvoljeno da spavaju ad libitum (po volji, koliko im je potrebno), a onda im je opet bio regulisan režim spavanja. Ipak, one se ni posle pet ili deset dana sna nisu mogle oporaviti od pretrpljenog šoka. Tek bi se oporavile ukoliko bi period bio produžen na petnaest dana, što jasno pokazuje da postepena akumulacija oštećenja u toku sna, može isto tako postepeno i da bude nadomeštena.

 

Pregled vremena provedenog u snu kod različitih pripadnika carstva životinja 

Izvor slike: https://sleepopolis.com/education/sleep-habits-of-the-animal-kingdom-infographic/ 

Gde se akumuliraju ROS?

Dalji eksperimenti grupe sa Harvarda bili su prošireni i na sisare. Blagom mehaničkom stimulacijom, miševi su održavani budnim pet dana. Pomoću DHE (dihidroetidijum) probe, koja sa reaktivnim kiseoničnim vrstama gradi fluorescentne produkte, praćena je koncentracija ROS u tkivima miševa u datom periodu.

Rezultati dobijeni ovakvim ispitivanjem bili su naizgled neočekivani: nivoi ROS u digestivnom traktu, naročito u tankom crevu, bili su značajno povećani već posle dva dana, dok se promene u koncentraciji ROS u svim drugim tkivima nisu mogle primetiti. Ova saznanja bila su, s druge strane, konzistentna sa rezultatima prethodno dobijenim kod muva, kod kojih se ROS u periodu od deset dana nakupljaju gotovo isključivo u želucu. Ipak, ove rezultate treba uzeti sa zadrškom. Naime, povećane koncentracije ROS mogu biti, barem delimično, uzrokovane povećanim utroškom energije kod životinja, koje su mehaničkom stimulacijom održavane aktivnim u dužim vremenskim periodima.

Akumulacija ROS kod muva u periodu od deset dana (segmenti B i D)

Izvor slike: https://www.cell.com/cms/attachment/15e7ecc3-c0dd-4a0c-8d4f-c0b2f691d219/gr2.jpg

 Akumulacija ROS kod miševa (segmenti A i B)

Izvor slike: https://www.cell.com/cms/attachment/7812829a-382f-47a8-926a-07530e513602/gr5.jpg

Još jedno od pitanja koje se postavlja jeste uzrok odsustva povećane koncentracije ROS u mozgu. Kao objašnjenje ove pojave može poslužiti, barem delimično, postojanje antioksidativnih i zaštitnih (citoprotektivnih) mehanizama u mozgu.

Video:  Dr Dragana Rogulja – „San i gastrointestinalni sistem” (predavanje na Hemijskom fakultetu)

Šta dalje?

Izvor slike: https://www.sportsperformancebulletin.com/injuries-health/endurance-health–lifestyle/biological-clocks 

San i dalje, uprkos ovim saznanjima, ostaje enigma. Ono što ubija životinje usled nedostatka sna, akumuliranje reaktivnih kiseoničnih vrsta praćeno oštećenjima ćelija, ne mora nužno reflektovati sve uloge sna u svakodnevnom životu. Još je mnogo istraživanja potrebno kako bi se demistifikovali svi aspekti sna, od fizioloških do metafizičkih.

A na tom naučnom putu, možda će se tačnim ispostaviti i reči Serena Kjerkegora, danskog filozofa, pesnika i teologa: „Svoje vreme delim na sledeći način: prvu polovinu spavam, drugu polovinu sanjam. Nikad ne sanjam dok spavam; to bi bilo sramotno, jer je san vrhunac genijalnosti”.

Izvori: 

• Bentivoglio, M., & Grassi-Zucconi, G. (1997). The pioneering experimental studies on sleep deprivation. Sleep, 20(7), 570–576. https://doi.org/10.1093/sleep/20.7.570
• Campbell, S. S., & Tobler, I. (1984). Animal sleep: A review of sleep duration across phylogeny. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 8(3), 269-300. doi:10.1016/0149-7634(84)90054-x 
• Kovalzon, V. M. (2009) Some Notes on the Biography of Maria Manasseina, Journal of the History of the Neurosciences: Basic and Clinical Perspectives, 18:3, 312-319, doi:10.1080/0964704080220030
• Krueger, J. M., Frank, M. G., Wisor, J. P., & Roy, S. (2016). Sleep function: Toward elucidating an Enigma. Sleep Medicine Reviews, 28, 46-54. doi:10.1016/j.smrv.2015.08.005 
• Manaseĭna, M. M. (1897). Sleep; its physiology, pathology, hygiene and psychology. London: W. Scott. 
• Vaccaro, A., Kaplan Dor, Y., Nambara, K., Pollina, E. A., Lin, C., Greenberg, M. E., & Rogulja, D. (2020). Sleep Loss Can Cause Death through Accumulation of Reactive Oxygen Species in the Gut. Cell, 181(6), 1307–1328.e15. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.049