Darmproblemen door slaaptekort

Naast voeding en beweging behoort slaap tot de belangrijkste leefstijlfactoren. Slaap is van levensbelang. Maar waarom? Onderzoek met fruitvliegen bracht een bijzondere relatie met de darm aan het licht.

Uit bevolkingsonderzoek is bekend dat chronisch slaaptekort verband houdt met hartziekten, diabetes type2, kanker, obesitas, depressie en meer. Maar het valt nog lang niet mee het effect van slaap op de gezondheid te isoleren van andere leefstijlfactoren. Wie slecht slaapt, heeft wellicht veel stress en stress is op zichzelf een risicofactor. Tot laat in de avond opblijven gaat vaak samen met avondsnacken en/of alcoholconsumptie; wat ook niet bijdraagt aan de gezondheid.

Iedereen kent de eerste tekenen van te weinig slaap. Vermoeidheid, concentratieproblemen, je kunt prikkelbaar worden of misschien juist giechelig. Sommigen hebben de gevolgen van een ernstiger slaaptekort ervaren: desoriëntatie, paranoia en hallucinaties. Totale slaaponthouding kan fataal zijn. Het bewijs daarvoor is anekdotisch, hoewel ‘karoshi’ in Japan een officiële doodsoorzaak is. Karoshi betekent ‘dood door overwerk’. Wat sterk samenhangt met slaapgebrek.

Dat dieren kunnen sterven door slaapgebrek, wordt aangenomen sinds Russische onderzoekers honden wakker hielden door ze in beweging te houden. Na vijf dagen waren de honden allemaal dood. Dat was rond 1900. Ook in deze studie uit 1989 met ratten, overleefden de proefdieren het niet.  Welke organen tijdens dit martelende slaapgebrek de hardste klappen krijgen, bleef onderwerp van speculatie. Tot neurowetenschappers van Harvard Medical School met fruitvliegen aan de slag gingen en op een onverwachte plek uitkwamen. De darm.

Zuurstofradicalen

Fruitvliegen lenen zich, dankzij hun grondig doorvorste genenpakket en hun korte vruchtbare levenscyclus, uitstekend voor wetenschappelijk onderzoek. Tot 2017, meldt wikipedia, zijn er al zes Nobelprijzen uitgereikt voor onderzoek waarbij fruitvliegen model stonden. Dat verklaart de ingenieuze omweg die de Amerikaanse onderzoekers konden vinden om de beestjes uit hun slaap te houden. Want gewoon in beweging houden, dat werkt bij fruitvliegen niet. Ze pakken onder alle omstandigheden hun slaap.

Met behulp van een genetische truc, kweekten de onderzoekers een populatie vliegjes die bij een temperatuur van 29 graden Celsius de slaap niet kan vatten. Een toestand die ook voor fruitvliegen fataal blijkt. Normaal gesproken leven ze veertig dagen, zonder slaap verslechterde de conditie snel. Na tien dagen stierven de eersten en na twintig dagen waren ze allemaal dood. De niet gemuteerde vliegen uit de controle groep sliepen bij deze temperaturen als vanouds en leefden hun veertig dagen uit.

Reactive oxygen species (ROS) accumulate in the gut of sleep-deprived fruit flies, one (left), seven (center) and ten (right) days without sleep. Image: Vaccaro et al, 2020.

De grote verassing toonde zich echter onder de microscoop. Met behulp van een fluorescerende vloeistof werd zichtbaar waar zich zuurstofradicalen (ROS) ophoopten. Deze vrije radicalen behoren tot de meest schadelijke oxidanten. Ze beschadigen het DNA en veroorzaken celdood. ‘Er is een grote toename in ROS, maar uitsluitend in de darm. Dat was bijzonder vreemd’, vertelt senior onderzoeker Dragana Rogulja op de Duitse radio. Rogulia had verwacht dat slaapgebrek overal voor problemen zou zorgen, niet alleen in de darm.

Comparison of ROS accumulation in various tissues from sleep-deprived (bottom row) and non-deprived (top row) fruit flies. Image: Vaccaro et al, 2020

Bij lagere temperaturen sloeg de ‘genetische schakelaar’ af. De fruitvliegen sliepen weer, de zuurstofradicalen verdwenen uit beeld en de levensverwachting normaliseerde. In muizen bleek slaaptekort tot dezelfde eenzijdige opeenhoping van zuurstofradicalen in de darm te leiden. Uit overwegingen van dierenrechten werd dit experiment gestopt voordat het slaapgebrek ze fataal werd.

Reddende antioxidanten

Om uit te vogelen of het inderdaad de zuurstofradicalen waren die fruitvliegen de das om deden, bedachten de onderzoekers een therapie. Ze experimenteerden met een paar dozijn antioxidanten die er om bekend staan dat ze ROS neutraliseerden. Elf daarvan bleken effectief, waaronder resveratrol. Met name melatonine, linolzuren, en NAD bleken bijzonder effectief.

Rogulia: ‘Dat was het wauw-moment. De anti-oxidanten vingen de ROS weg en dat redde de vliegen ondanks hun slaapgebrek. In mijn wildste dromen had ik dat niet verwacht. Elke morgen kwam de hele onderzoeksgroep bij elkaar en telde opgewonden hoeveel vliegen nog leefden. De andere slapeloze vliegen zagen er steeds zieker uit, bewogen nauwelijks nog. Maar deze mannetjes bewogen zich fysiek normaal. Ze waren totaal in orde.’ Overigens verlengde suppletie het leven van de vliegen die voldoende sliepen niet.

Weer een ander experiment leverde extra bevestiging voor de preventieve werking van antioxidanten bij slaaponthouding. Vliegjes die genetisch gemanipuleerd werden tot een overproductie van anti-oxidatieve enzymen in de darm, haalden zonder slaap een normale leeftijd. De controlegroep was genetisch aangepast op een overproductie van deze enzymen in het zenuwstelsel. Zij overleefden de slaaponthouding niet.

Onnodig te zeggen dat deze bevindingen genoeg aanleiding geven tot meer studies. Zo willen de onderzoekers graag weten waarom slaaptekort de opeenhoping van ROS in de darm veroorzaakt en waarom dit dodelijk is. ‘Slaaponthouding zou direct de darm kunnen beïnvloeden, maar de aanleding zou ook in de hersenen kunnen liggen’, zegt een mede-auteur op de website van Harvard. ‘Zo is het ook mogelijk dat de dood veroorzaakt wordt door darmschade, of door daardat hoge ROS-niveaus een systemisch effect hebben. Of een combinatie van beide.’

Honger

Een andere vraag beantwoord het in vakblad Cell gepubliceerde onderzoek alvast wel. Slaapgebrek kan de hongersignalen in het lichaam verstoren. Inderdaad bleken sommige slapeloze fruitvliegen meer te eten dan de controlevliegen. Maar calorierestrictie verlengde hun leven niet. Wat suggereert dat andere factoren dan voedselinname een rol spelen.

Comparisons show the efficacy of antioxidant compounds in clearing ROS from the gut of sleep-deprived fruit flies. Image: Vaccaro et a., 2020.

<< Terug