Giấc ngủ cuối cùng quy về ti thể

• Trong các nghiên cứu gần đây, nguồn gốc sinh hóa thực sự của “cảm giác buồn ngủ và nhu cầu ngủ” được chỉ ra là liên quan sâu sắc với ti thể
• Thông qua nghiên cứu về vùng não của côn trùng, đã xác nhận rằng khi thiếu ngủ thì có sự tăng biểu hiện gen liên quan đến chức năng ti thể và truyền dẫn synapse
• Sự thay đổi của quá trình vận chuyển electron trong ti thể được kết nối trực tiếp với việc gây ra tín hiệu buồn ngủ
• Gợi ý rằng hô hấp hiếu khí tự thân tất yếu gây ra một trạng thái ngủ đòi hỏi phải phục hồi ti thể hệ thần kinh
• Cả giấc ngủ lẫn sự đói đều cho thấy sự liên quan mật thiết với cân bằng năng lượng và quá trình quản lý ti thể

---

Nguồn gốc thực sự của giấc ngủ: ti thể

Lý do tại sao giấc ngủ lại thật sự cần thiết, hay nguồn gốc sinh hóa thực sự của cảm giác “buồn ngủ và cần nằm xuống” vẫn chưa được làm rõ trong thời gian dài. Ở cấp độ tế bào có thể quan sát thấy nhiều thay đổi, nhưng đã có sự nhầm lẫn rằng liệu những thay đổi này có phải là nguyên nhân báo hiệu nhu cầu ngủ hay chỉ là kết quả. Sự mơ hồ về quan hệ nhân quả này là vấn đề thường gặp trong lĩnh vực y sinh học, tương tự như mối liên hệ giữa bệnh Alzheimer và sự lắng đọng amyloid.

Vai trò của ti thể được làm sáng tỏ từ mô hình côn trùng

Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng vùng não của ruồi giấm (đặc biệt là dorsal fan-shaped body) đóng vai trò cốt lõi trong điều hòa giấc ngủ. Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà nghiên cứu đã gây thiếu ngủ cho nơ-ron tại vùng não này và tiến hành phân tích đơn bào, trong đó có sự tăng biểu hiện của 122 gene, nổi bật nhất là sự biến động liên quan đến chức năng ti thể và truyền synapse. Quan sát chi tiết trong tế bào cho thấy khi tình trạng thiếu ngủ trở nên nghiêm trọng hơn thì sự phân mảnh ti thể, mitophagy (tái chế ti thể), và tiếp xúc trực tiếp giữa ti thể và lưới nội chất đều tăng lên. Tiếp xúc với lưới nội chất được cho là diễn ra để bù đắp lipid mới cho lớp bị tổn thương do stress oxy hóa.

Liên kết trực tiếp giữa thay đổi vận chuyển electron và tín hiệu buồn ngủ

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành nhiều thí nghiệm thay đổi quá trình vận chuyển electron trong ti thể một cách nhân tạo. Sự biến đổi này được ghi nhận gắn trực tiếp với quá trình khởi phát giấc ngủ của nơ-ron đó. Trong bối cảnh thiếu ngủ, hoạt động liên tục của ti thể dẫn đến tăng phân chia ti thể, tăng tái chế ti thể, cho thấy sự tích tụ electron có thể là yếu tố nền tảng quyết định “nhu cầu ngủ”.

Mối quan hệ tất yếu giữa hô hấp oxy và giấc ngủ

Bài báo nhấn mạnh rằng hô hấp hiếu khí tự thân là cái giá phải trả khiến ti thể hệ thần kinh cần được phục hồi, tức là một trạng thái ngủ là bắt buộc. Ở người, ở bệnh nhân mắc rối loạn chức năng ti thể, triệu chứng phổ biến thường được báo cáo là “mệt mỏi cực độ”, và sự mệt mỏi này thường không cải thiện qua “ngủ hồi phục”.

Cân bằng năng lượng, ti thể, giấc ngủ và sự đói

Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng vì vậy, giấc ngủ và sự đói đều gắn chặt với cân bằng năng lượng của ti thể. Sinh vật thực hiện hô hấp hiếu khí luôn điều phối việc cung cấp nhiên liệu cho ti thể, đặc biệt là thời gian nghỉ ngơi và phục hồi của ti thể hệ thần kinh. Nhóm nghiên cứu đã diễn đạt rằng “dòng electron chảy qua chuỗi hô hấp giống như cát chảy trong đồng hồ cát, quyết định lúc nào cần điều chỉnh lại cân bằng”. Ngoài quy trình này (ví dụ: hình thành trí nhớ), dù còn có nhiều chức năng khác tham gia vào chu kỳ ngủ, nhóm đề xuất rằng chức năng ti thể là nền tảng cơ bản nhất của mọi giấc ngủ. Kết luận là sinh vật nào tiêu thụ oxy cũng không thể tránh được việc “cần ngủ”.

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Tôi nghĩ có lẽ bí ẩn cổ xưa về việc tại sao cần ngủ cuối cùng đã được giải đáp. Theo bài báo, hiện tượng khử ghép ty thể mức độ nhẹ theo cơ chế tự chủ tế bào diễn ra thông qua Ucp4A/Ucp4C trong các nơ-ron gây ngủ của ruồi giấm làm giảm ‘Δp của ty thể’ và từ đó giảm rò rỉ electron, khiến chúng cần ngủ ít hơn. Điều thú vị là có thể dùng quá trình sinh hóa này để giải thích lý do của giấc ngủ. Phần lớn các chất khử ghép ty thể khó đi qua BBB (hàng rào máu não), nhưng nghiên cứu này dường như rất cục bộ và khá hiếm có. Nếu bài báo này đúng, thì không chỉ bí ẩn về giấc ngủ được giải đáp mà còn có thể xuất hiện thuốc mới giúp duy trì tỉnh táo một cách ‘lành mạnh’. Tôi cũng tò mò liệu cơ chế này có thể làm thay đổi sự khác biệt giữa người ngủ sâu, người ngủ nông, hoặc nhu cầu ngủ khác nhau hay không

  • Nếu giấc ngủ chỉ phục vụ một mục đích duy nhất thì điều đó sẽ thực sự đáng ngạc nhiên. Trong một hệ thống phức tạp liên kết chằng chịt, việc dùng một quan hệ nhân quả đơn lẻ để giải thích tất cả gần như hiếm khi đúng
  • Xét về mặt tiến hóa, lời giải thích rằng giấc ngủ bắt đầu theo cách này nghe có lý, nhưng con người còn dùng giấc ngủ cho nhiều mục đích khác như củng cố trí nhớ (tín hiệu thoi ngủ) hay tích hợp trí nhớ thủ tục (giấc ngủ REM)
  • Chủ đề này còn có nhiều lớp hơn thế. Một phần lý do chúng ta ngủ không phải là ‘bí ẩn cổ xưa’. Môi trường vốn có chu kỳ ngày đêm, và về mặt tiến hóa thì làm những việc được tối ưu cho ban ngày vào ban ngày, còn ban đêm ngừng sử dụng cơ thể để thực hiện các hoạt động khác là có lợi. Nếu không có chu kỳ ngày-đêm, có lẽ bộ não đã không tiến hóa theo hướng buộc cơ thể phải nghỉ ‘vào ban đêm’
  • Nghiên cứu hiện tại là ‘một lý thuyết mới về vì sao giấc ngủ là cần thiết’. Không thể khẳng định rằng bí ẩn thực sự đã được giải. Cũng chưa chắc bài báo này có thực sự là một lý thuyết mới hay không
  • Trong bối cảnh này, tôi muốn trích dẫn lý do tổng quát hơn về giấc ngủ từ cuốn sách ‘Life Time’ của Russell Foster. “Giấc ngủ là hành vi thích nghi với chu kỳ 24 giờ tùy theo từng loài. Trong khi ngủ, nhờ trạng thái bất hoạt của cơ thể mà sinh vật tránh hoạt động trong môi trường mà mình không thích nghi tốt, đồng thời thực hiện những công việc dọn dẹp sinh lý thiết yếu.” Cuốn sách này giải thích về giấc ngủ rõ ràng nhất

• Câu “khi các electron chảy qua chuỗi hô hấp của bộ điều khiển phản hồi đó như cát trong đồng hồ cát, nó quyết định khi nào trạng thái cân bằng cần được khôi phục” thực sự quá đỉnh. Nó đã trở thành một trong những câu tôi thích nhất, cùng với câu “cứ như thể chúng ta đang nhìn vào một thế giới kiểu Chúa tể những chiếc nhẫn” từ một cuộc họp huyền thoại của Royal Society
  Liên kết liên quan

  • Lần này cát sẽ không cứu bạn, nhưng thứ cát này sẽ giúp bạn tiết kiệm thời gian

• Bài báo ở đây. Tôi không phải chuyên gia nên không dám chắc, nhưng cảm giác là bài báo đã đơn giản hóa khái niệm hơi quá và có phần cường điệu. Không chỉ vì nghiên cứu được thực hiện trên ruồi giấm, mà xét nghiêm ngặt thì có lẽ nó gần với ‘nghỉ ngơi’ hơn là ‘ngủ’. Khá thú vị và đáng đọc, nhưng có lẽ còn một chuỗi cơ chế dài hơn phía sau và tôi không chắc nó có tái hiện được ở người hay động vật có vú hay không. Có thể tôi sai, nhưng vẫn thấy bất định

  • Bài báo này không ổn lắm. Tôi tự xem mình là chuyên gia trong lĩnh vực này, và thật chua chát vì thực tế khoa học vốn là như vậy

• Tôi tự hỏi liệu lý do cuối cùng khiến con người chết nếu không ngủ đủ có phải do cơ chế ty thể này hay không. Việc Guinness không nhận kỷ lục thời gian thức cực hạn cũng giống như không ghi nhận kỷ lục chơi Russian roulette

  • Thực ra Guinness đã ngừng thống kê các kỷ lục liên quan đến thiếu ngủ vì lý do sức khỏe. Mất ngủ cực độ có thể dẫn đến phân liệt, nhập viện tâm thần và phải dùng thuốc gây ngủ. Trong ngắn hạn, thiếu ngủ không khiến bạn chết ngay, nhưng về dài hạn (nhiều năm đến nhiều thập kỷ), thiếu ngủ mạn tính làm tăng nguy cơ tử vong

• Mối liên hệ giữa nghiên cứu này và giấc ngủ ngắn tự nhiên có tính gia đình (familial natural short sleep) rất thú vị. Đặc biệt, những người mang các gene liên quan còn có tác dụng bảo vệ khỏi Alzheimer. Điều này gợi ý rằng biến thể gene đó có thể hoạt động ở hạ nguồn của chu kỳ duy trì ty thể được mô tả trong bài báo

• Tôi từng nghĩ câu chuyện “ty thể có nguồn gốc từ vi khuẩn nên dùng kháng sinh có thể làm tổn hại chúng” chỉ là truyền thuyết trên Internet, nhưng hóa ra điều đó thực sự có cơ sở khoa học

  • Đặc biệt, kháng sinh nhóm quinolone có thể gây hại cho ty thể. Những thuốc như penicillin không có nguy cơ đó. Penicillin có nguồn gốc từ nấm, và nấm cũng có ty thể. Nói chung nên dùng loại kháng sinh yếu nhất nhưng hiệu quả với loại vi khuẩn cụ thể đó, và nếu kháng sinh nhóm quinolone bị kê một cách tùy tiện thì cần phải có căn cứ rõ ràng như tên vi khuẩn gây bệnh
    Liên kết liên quan
  • Thực sự thì các chất ức chế ribosome, đặc biệt là kháng sinh ảnh hưởng đến ty thể như tetracycline, mới là vấn đề
    Bài báo liên quan
  • Kháng sinh cổ điển tác động lên ribosome của vi khuẩn (ribosome nhân sơ), vốn khác biệt cực lớn với ribosome của tế bào nhân thực. Dĩ nhiên có thể có những trường hợp ngoại lệ, nhưng đó cũng là lý do thuốc mới được kiểm chứng rất kỹ
  • Khi nói về chuyện này cần hết sức thận trọng. Những người vốn không hiểu rõ khoa học hay y học rất dễ dùng nó làm căn cứ cho các lập luận phản y học hoặc phản vaccine. Mỗi loại kháng sinh có mục tiêu khác nhau và phần lớn gần như không ảnh hưởng đến ty thể. Ty thể cộng sinh với tế bào từ khoảng 3 tỷ năm trước, và giờ đã gắn kết hoàn toàn đến mức khó xem là một sinh vật tách biệt nữa

• ChatGPT từng cho tôi biết caffeine gián tiếp có vai trò trong việc hoạt hóa UCP (uncoupled protein), và thật lạ khi một chất chúng ta dùng hằng ngày như chất kích thích lại thực sự có thể khiến ta cần ngủ ít hơn

• Mệt về thể chất và mệt về tinh thần (buồn ngủ) là khác nhau. Dù nằm trên ghế sofa cả ngày thì đến tối bạn vẫn buồn ngủ, và nếu không ngủ thì cũng không thể trụ quá lâu. Về mặt tinh thần, lý do cần ngủ là vì não cần thời gian ‘dọn dẹp’ để sắp xếp và lưu trữ ký ức ngắn hạn trong ngày ở trạng thái offline (không có đầu vào cảm giác)

  • Một nguyên nhân gây rò rỉ electron là (tôi đọc trên ChatGPT) khi NADH (nhiên liệu) vượt quá ATP (nhu cầu năng lượng). Vì vậy làm cơ thể mệt có thể trì hoãn nhu cầu ngủ về mặt tinh thần, và hai quá trình này không thể xem là hoàn toàn tách biệt
  • Não cũng tiêu thụ điện năng nhiều hơn một chút (khoảng 5%) khi làm việc trí óc nặng so với bình thường. Vì vậy cần sạc lại các ty thể đã cạn năng lượng, và theo nghĩa nào đó, việc vẫn thấy mệt vào một ngày sống lười biếng cũng là điều dễ hiểu

• Tăng số lượng và hiệu suất của ty thể là điều cực kỳ quan trọng. Tôi cho rằng ME/CFS (hội chứng mệt mỏi mạn tính) xuất phát từ việc các bào quan này không hoạt động đúng cách

  • Tôi rất khuyến nghị red light therapy. Có liên kết bảng tính tổng hợp mọi bài báo về tác động lên ty thể
  • Nếu ai quan tâm thì tôi khuyên hãy tìm “MOTS-C” và “SS-31”. Cả hai đều là peptide giúp tăng chức năng ty thể và có thể mua khá dễ trên mạng. MOTS-C đặc biệt thú vị, tôi chưa thử nhưng đang có sẵn lọ 20mg
  • Tôi cũng đang dùng các chất bổ sung tham gia vào những bước chính của chu trình Krebs, cùng với glutathione giúp làm chậm tổn thương ROS, và cảm nhận được hiệu quả rất lớn. Vào những ngày như vậy, khả năng tập trung của tôi khi lập trình thời gian dài hoặc xử lý chuyện chính trị công ty tăng lên đáng kể. Mục tiêu tiếp theo là cải thiện mạnh sức bền tim phổi, nhưng chức năng phổi của tôi hơi yếu nên vẫn còn trở ngại
  • ME/CFS là Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome (viêm não tủy cơ đau / hội chứng mệt mỏi mạn tính)
  • Tôi không chắc hội chứng mệt mỏi mạn tính có thực sự tồn tại hay không. Nó khá gây rối vì giống như một nhãn chẩn đoán bao trùm cho “một căn bệnh mà ta chưa hiểu rõ”

• Giấc ngủ cực kỳ quan trọng. Những người nghiện công việc mà tôi từng thấy đa phần đều ngủ rất ít, rồi cuối cùng về sau trong đời phải chịu những vấn đề lớn, và tôi đã chứng kiến điều đó quá nhiều lần

  • Một trong những lợi ích tuyệt nhất của việc bị sa thải là có thể ngủ bao lâu tùy ý vào buổi sáng
  • Chủ nghĩa nghiện công việc luôn có những vấn đề tâm lý ở phía sau như OCD (rối loạn ám ảnh cưỡng chế), bất hạnh nghiêm trọng, hoặc né tránh cảm giác trống rỗng. Trạng thái như vậy dẫn đến nhiều hành vi mang tính phá hủy, và thiếu ngủ cũng là một phần của vòng luẩn quẩn đó. Cuối cùng thì không thể né tránh tâm lý, và chỉ cần học những khái niệm tâm lý học cơ bản thôi cũng sẽ giúp việc đối xử và thấu hiểu con người dễ hơn rất nhiều. Tôi từng ước trường học dạy những điều đó một cách tử tế hơn