Bazı insanlar neden sadece 4 saat uyuyor?

Bir kişinin gecelik uyku süresinin ne kadar olması gerektiği sorusu uzun yıllardır bilim insanlarının gündeminde yer alıyor. Geleneksel anlayışa göre uyku süresi, sirkadiyen saat ile uyku homeostazı yollarının etkileşimiyle belirleniyor ve genetik faktörlerin bu denklemde belirleyici bir rol oynamadığı varsayılıyordu. Ancak son yıllarda yapılan araştırmalar bu kabulleri temelden sarstı. Bazı insanlar çevrelerindeki herkesten belirgin biçimde daha az uyuyor, alarm kurmadan uyanıyor ve gün boyunca kendilerini son derece dinlenmiş hissediyor. Üstelik bu durum ailelerde kuşaktan kuşağa aktarılıyor. 2019 yılından bu yana, tek bir gendeki tek bir değişmiş harfin bu olgunun en güçlü açıklaması olduğu kabul ediliyor. UCSF Weill Nörobilim Enstitüsü'nden Ying-Hui Fu ve Louis Ptáček'in liderlik ettiği araştırma ekibi, kısa uyku genetiği alanında çığır açan bulgulara ulaştı. Ne var ki araştırmacılar genel popülasyonda bu gen değişikliğini taşıyan bireyleri incelediğinde, bu kişilerin son derece sıradan bir biçimde ortalama yedi saat uyuduğu görüldü.

Ptáček'ten herkesin 8 saat uyuması gerektiği fikrine sert eleştiri

Ptáček, herkesin mutlaka sekiz saat uyuması gerektiği yönündeki yaygın kanıya uzun süredir karşı çıkıyor. Bu görüşünü bir keresinde Knowable Magazine'e verdiği röportajda oldukça çarpıcı bir benzetmeyle dile getirdi. Ptáček, herkesin sekiz saat uyuması gerektiğini söylemenin, toplumdaki herkesin boyunun 5 fit 10 inç olması gerektiğini iddia etmekle aynı şey olduğunu vurguladı. Bu karşılaştırma, uyku ihtiyacının bireyden bireye ne denli farklılık gösterebileceğini gözler önüne seriyor. Araştırma ekibi bulgularını tek bir aile ve aynı genetik değişikliği taşıyacak biçimde tasarlanmış fareler üzerinde inşa etti. Ancak hem aile içi gözlemler hem de fare deneyleri, söz konusu gen harfinin rastgele seçilmiş bir yabancıda ne tür etkiler yarattığını tek başına belirleyemiyor. Çünkü genetik arka plan, çevresel koşullar ve bireyin DNA'sındaki diğer varyasyonlar da bu denklemde kritik roller üstleniyor.

Üç kuşak boyunca kısa uyku: ADRB1 genindeki nadir mutasyon

Fu'nun laboratuvarı kısa uyku genetiği alanındaki ilk önemli adımı 2009 yılında attı. O dönemde yayımlanan çalışmada, farklı bir ailede gözlemlenen kısa uyku örüntüsü DEC2 adlı bir genle ilişkilendirildi. Ancak 2019'da yayımlanan makalede incelenen aile tamamen farklı bir tablo ortaya koydu. Bu ailede üç nesil boyunca kısa uyuyanlar bulunuyordu ve hiçbiri DEC2 gen değişikliğini taşımıyordu. Bu durum araştırmacıları başka bir genetik açıklama aramaya yöneltti. Aile bireylerinin genetik profillerinin karşılaştırılması, ADRB1 adlı bir gende son derece nadir bir farklılığı gün yüzüne çıkardı. ADRB1 geni bir reseptör proteini kodluyor ve mutasyona uğramış versiyonda proteinin yapı taşlarından yalnızca biri bir diğeriyle yer değiştirmiş durumda. Bu küçük değişiklik, reseptörün işleyişinde kayda değer sonuçlar doğuruyor.

Beta-blokerler ve uyku bağlantısı: ADRB1 reseptörünün çift yönlü etkisi

ADRB1 reseptörü aslında beynin dışında çok daha iyi tanınıyor. Adrenalin hormonu kalpte bu reseptöre bağlandığında kalp atış hızı yükseliyor. Bu nedenle reseptörü bloke eden ilaçlar, yani beta-blokerler, kalp rahatsızlıklarının tedavisinde yaygın biçimde reçete ediliyor. Dikkat çekici olan nokta şu: Aynı beta-bloker ilaçlar, uykuya dalma güçlüğü ve uykuda kalma sorunlarıyla da ilişkilendiriliyor. Bu bağlantı, ADRB1 reseptörünün uyku düzenlemesinde de önemli bir rol oynadığına işaret ediyor. Laboratuvar ortamında yapılan deneylerde mutasyona uğramış reseptörün standart versiyona kıyasla çok daha hızlı parçalandığı ve tetiklendiğinde belirgin biçimde daha zayıf bir sinyal ilettiği gözlemlendi. İnsan gen dizilerinin toplandığı büyük ölçekli bir veri tabanında bu mutasyonun her 100.000 kişide yaklaşık 4 kez ortaya çıktığı belirlendi. Bu oran, söz konusu değişikliğin popülasyonda son derece nadir olduğunu gösteriyor. Fu'nun laboratuvarının bir kişiyi doğal kısa uyuyan olarak tanımlaması için uyguladığı kriter de oldukça katı: Gecede 6,5 saatten az uyku ihtiyacının ömür boyu sürmesi gerekiyor.

Fare deneyleri: ADRB1 mutasyonu günlük uyku süresini 55 dakika kısalttı

Araştırma ekibi aynı genetik değişikliği farelere de aktardı. Mutasyonu taşıyan fareler, normal farelerle karşılaştırıldığında günde yaklaşık 55 dakika daha az uyudu. Bu uyku kaybı, farelerin normalde ayakta ve hareket halinde olduğu karanlık saatlerde gerçekleşti. Yani mutant fareler, zaten aktif oldukları dönemde daha da uzun süre uyanık kaldı. Araştırmacılar ADRB1 reseptörünün beyin sapının dorsal pons adı verilen bölgesinde alışılmadık derecede yaygın olduğunu keşfetti. Bu bölgedeki sinir hücreleri, fareler uyanıkken ve REM uykusu sırasında yoğun biçimde aktifken, derin uyku dönemlerinde tamamen sessiz kaldı. Bu bulgu, dorsal ponstaki hücrelerin uyanıklık ve uyku geçişlerinde kritik bir rol üstlendiğini ortaya koydu.

Optogenetik deneyler: 10 saniyelik ışık flaşı fareleri anında uyandırdı

Ekip, dorsal ponstaki hücreleri ışığa yanıt verecek biçimde genetik olarak modifiye etti. Derin uyku sırasında uygulanan on saniyelik ışık flaşları fareleri anında uyandırdı. Ancak aynı flaşlar REM uykusu sırasında uygulandığında hiçbir etki gözlemlenmedi. Bu sonuç, söz konusu hücrelerin özellikle derin uykudan uyanma sürecinde belirleyici olduğunu gösterdi. Mutasyonu taşıyan farelerde ise aynı hücreler ateşlenmek için çok daha küçük bir elektrik akımına ihtiyaç duydu. Üstelik bu hücre grubu, hayvanların uyanık olduğu saatlerde genel olarak daha aktif çalıştı. Araştırmacıların önerisi şu şekilde: Mutasyon, uyanma sisteminin devreye girmesini kolaylaştırıyor ve bu sayede uyku daha erken sona eriyor. Bir başka deyişle, kısa uyku genetik olarak daha düşük bir uyanma eşiğiyle açıklanıyor.

191.929 kişilik popülasyon çalışması: Taşıyıcılar normal sürede uyudu

İlk ailenin içinde bile durumu karmaşıklaştıran bir birey vardı. Bu kişi gecede yedi buçuk saat uyuyordu. Bu süre popülasyon ortalamasının bir saat altında kalsa da laboratuvarın belirlediği 6,5 saatlik sınıra hiç yakın değildi. Araştırmacılar bu bireyi ne etkilenmiş ne de etkilenmemiş olarak sınıflandırdı. İlginç olan, bu kişinin kızının gerçek bir kısa uyuyan olmasıydı. Bu durum, aynı mutasyonun aile içinde bile farklı bireyler üzerinde farklı etkiler yaratabileceğini gözler önüne serdi.

Ayrı bir araştırma ekibi bu beklentiyi çok daha geniş bir ölçekte test etti. Hem uyku kayıtları hem de gen dizileri bulunan toplam 191.929 kişi incelendi. En büyük katılımcı grubu, yarım milyon yetişkini takip eden İngiliz biyomedikal veri tabanı UK Biobank'tan geldi. Bu devasa veri setinde ADRB1 değişikliğini taşıyan 69 akraba olmayan birey tespit edildi. Bu kişiler gecede ortalama 7,1 saat uyku bildirirken, mutasyonu taşımayan diğer herkes 7,2 saat bildirdi. Taşıyıcıların yüzde 23,2'si genellikle altı saat veya daha az uyuduğunu söylerken, taşıyıcı olmayanların yüzde 23,7'si aynı şeyi ifade etti. Bu rakamlar arasında istatistiksel olarak anlamlı hiçbir fark yok. Dahası, 69 taşıyıcıdan hiçbiri orijinal aileyi olağandışı kılan dört saat veya daha az uyku aralığını bildirmedi.

Bilek takip cihazları da fark göstermedi

Taşıyıcılardan on beşi ayrıca bilek takip cihazları takmıştı. Bu cihazların verilerine göre taşıyıcılar ortalama 7,6 saat uyudu. Bilek takip cihazı kullanan diğer katılımcıların ortalaması ise 7,3 saatti. Yani taşıyıcılar, diğerlerinden biraz daha fazla uyumuş oldu. Taşıyıcılar arasındaki en kısa ortalama uyku süresi 6 saat 53 dakika olarak kaydedildi. Bu ekibin vardığı sonuç oldukça net: ADRB1 genindeki bu tür değişiklikler, bir yabancıda tesadüfen ortaya çıktığında genellikle ölçülebilir bir etki yaratmıyor. Kısa uyku özelliği, tek bir gen harfinden çok daha karmaşık bir genetik arka plana dayanıyor.