Phát hiện trên cá giúp giải thích rối loạn giấc ngủ và quá mẫn cảm với kích thích

Các nhà khoa học đã quan sát hành vi của ấu trùng cá trong suốt một thời gian và ghi nhận chúng gần như không thể nghỉ ngơi bình thường. Những con cá này ngủ ít hơn, mất nhiều thời gian hơn để rơi vào giấc ngủ và phản ứng quá mức đối với các kích thích từ môi trường xung quanh. Qua phân tích sâu, họ phát hiện ra sự bất thường trong các microexons – những đoạn gen rất nhỏ tham gia vào việc điều chỉnh hoạt động não bộ.

Nghiên cứu này được dẫn đầu bởi Đại học Pompeu Fabra và Trung tâm Điều hòa Gen (CRG) ở Barcelona, công bố trên tạp chí Science Advances. Kết quả hé lộ một cơ chế sinh học tiến hóa bảo tồn, góp phần mở rộng hiểu biết về các rối loạn liên quan tới giấc ngủ và sự nhạy cảm quá mức, ví dụ như ở người mắc chứng tự kỷ và tâm thần phân liệt.

Microexons là các đoạn gen rất nhỏ có thể được lồng vào hoặc loại bỏ khi tế bào tạo ra protein. Quá trình này gọi là ghép nối thay thế, giúp tạo ra nhiều phiên bản protein khác nhau từ cùng một gen, mỗi phiên bản đảm nhận một chức năng hơi khác nhau.

Để khảo sát cụ thể, nhóm nghiên cứu đã sử dụng cá zebra được chỉnh sửa gen nhằm thay đổi chức năng của một yếu tố điều phối có tên srrm3 – chịu trách nhiệm kiểm soát sự xuất hiện của microexons trong tế bào thần kinh. Kết quả là cá phát triển trạng thái tăng hoạt động não kéo dài.

Theo Tahnee Mackensen, tác giả chính, những con cá này giảm tần suất và thời lượng giấc ngủ, đồng thời thời gian để rơi vào giấc ngủ cũng kéo dài hơn. Ngoài ra, chúng còn có các mẫu chuyển động bất thường và phản ứng nhạy cảm hơn với kích thích bên ngoài.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy tình trạng này không chỉ biểu hiện ở hành vi mà còn liên quan đến hoạt động tế bào thần kinh. Các phân tích cho thấy cá bị biến đổi có mức độ hoạt động não tăng cao kèm tăng tín hiệu hóa học trong các vùng não quan trọng.

Nghiên cứu xác định một con đường phân tử cụ thể liên quan là con đường tín hiệu cAMP-PKA-CREB, vốn tham gia điều hòa hoạt động của tế bào thần kinh. Khi con đường này bị kích hoạt quá mức, các neuron trở nên quá nhạy cảm và gây ra trạng thái tỉnh táo liên tục.

Đáng chú ý, khi sử dụng các hợp chất giảm hoạt động của con đường tín hiệu này, các nhà khoa học đã thành công trong việc bình thường hóa phần lớn sự tăng kích thích não ở cá. Ngược lại, khi kích thích nhân tạo con đường này ở cá bình thường, một số triệu chứng giống cá bị biến đổi đã xuất hiện.

Theo ông Manuel Irimia, người chỉ đạo nghiên cứu, kết quả cung cấp bằng chứng mới về chức năng sinh học của microexons trong tế bào thần kinh, giúp hiểu rõ hơn về sự điều hòa giấc ngủ và trạng thái tỉnh táo. Trước đây, việc suy giảm microexons đã được chứng minh gây mất ngủ ở cá và ruồi.

Dù nghiên cứu chỉ thực hiện trên cá zebra, một mô hình nghiên cứu phổ biến trong sinh học và thần kinh học, các nhà khoa học tin rằng cơ chế này được bảo tồn qua nhiều loài và có thể có ý nghĩa với các bệnh lý thần kinh ở người. Những phát hiện trước đó cũng từng chỉ ra sự thay đổi microexons trong não người mắc tự kỷ và tâm thần phân liệt.

Vì vậy, hiểu rõ hơn về vai trò của microexons có thể mở ra hướng nghiên cứu mới giúp giải quyết các rối loạn về giấc ngủ và tăng nhạy cảm kích thích trong các bệnh thần kinh.

Bài viết được biên tập với sự hỗ trợ của công cụ trí tuệ nhân tạo (AI), tổng hợp từ các nguồn tin dẫn bên dưới và đã qua kiểm duyệt của toà soạn Quang Minh Việt Nam.