Недостаток сна уменьшил число стволовых клеток роговицы у мышей

Ученые из Сямыньского университета (Китай) и Гарвардской медицинской школы (США) исследовали последствия дефицита сна для здоровья глаз у мышей. Лишение сна привело к более интенсивному делению стволовых клеток в эпителии роговицы (наружная прозрачная оболочка глаза), а также ослабило антиоксидантную защиту слезной пленки.

С каждым годом увеличивается число людей, столкнувшихся с недосыпанием, а впоследствии и с проблемами с глазами. Непродолжительный дефицит сна сопровождается сухостью, болью, зудом или гиперемией глаз. Однако молекулярные основы подобных симптомов не до конца ясны.

В новой работе ученые разделили мышей на две группы. Грызунов подвергли 20-часовому лишению (депривации) сна по методике «палка над водой»: их помещали в клетки, где размещали на палках, протянутых над водой. Контрольные мыши в это время оставались в своих клетках. Далее исследователи оценили состояние роговицы и омывающей ее слезной жидкости.

Секвенирование РНК, а затем и RT-PCR на второй, пятый и десятый дни после лишения сна показали активацию генов сигнального пути PI3K/AKT и репликации ДНК в сравнении с контролем. Наблюдаемые различия в профилях экспрессии указывали на интенсивное деление (пролиферацию) эпителиальных стволовых клеток (ЭСК) в роговице глаза у мышей после депривации сна. Расширение пула стволовых клеток подтвердил анализ характерных маркеров — p63 и кератина 14, экспрессия которых в эпителии роговицы также возросла. 

Кроме того, дефицит сна спровоцировал рост уровня активных форм кислорода (АФК) в слезной пленке. Так, концентрация перекиси водорода (Н₂О₂) возросла в три раза в слезной жидкости грызунов после лишения сна. Увеличение уровня Н₂О₂ in vivo и ex vivo стимулировало пролиферацию ЭСК роговицы. Оказалось, что подобный эффект АФК реализуется через активацию сигнального пути PI3K/AKT, вовлеченного в регуляцию клеточного цикла.

В ответ на кратковременное лишение сна антиоксидантные свойства слезной пленки, а также эпителиальных клеток роговицы ослабли. Например, значительно сократилось содержание антиоксиданта глутатиона в клетках роговицы. Применение капель с 2%-ным раствором глутатиона, напротив, замедлило пролиферацию ЭСК, а также устранило дефекты роговицы мышей, вызванные кратковременной депривацией сна.

Наконец, исследователи оценили влияние длительного лишения сна в течение 1–2 месяцев. Роговица мышей стала шероховатой и сухой, а также менее прозрачной, чем у контрольных животных. Кроме того, она содержала меньше стволовых клеток. Вероятно, постоянная стимуляция активности стволовых клеток в течение месяцев приводила к истощению их пула.

Ученые отмечают, что необходимо продолжить исследование и проверить, происходят ли аналогичные процессы в роговице человеческого глаза, а также оценить эффективность антиоксидантной терапии в отношении вызванных недосыпанием симптомов у людей.