Todos hemos experimentado irnos a la cama cansados y despertarnos renovados, pero la forma en que eso sucede a nivel molecular sigue siendo un misterio. Un estudio internacional publicado hoy en Naturaleza arroja nueva luz sobre la bioquímica de la necesidad de dormir en el cerebro.
Según la Asociación Estadounidense del Sueño, entre 50 y 70 millones de adultos de EE. UU. Tienen un trastorno del sueño, casi 1 de cada 3 experimenta insomnio a corto plazo y aproximadamente 1 de cada 10 sufre de insomnio crónico., lo que disminuye el rendimiento laboral y la productividad al tiempo que aumenta el riesgo de accidentes automovilísticos e industriales. La comprensión de los reguladores del sueño podría beneficiar a la sociedad al conducir al desarrollo de tratamientos novedosos y más eficaces para el insomnio.
La nueva investigación informa el primer estudio cuantitativo de todo el cerebro de un proceso molecular fundamental llamado fosforilación en el contexto de la necesidad de dormir. Presenta una comparación inteligente de dos grupos diferentes de ratones cansados: ratones normales privados de sueño y ratones mutantes dormidos, una variedad con una mutación genética que confiere una necesidad de sueño inusualmente alta a pesar del aumento de la cantidad de sueño.
El ratón Sleepy fue identificado en un estudio colaborativo entre el Dr. Masashi Yanagisawa y el Dr. Joseph Takahashi iniciado en el Instituto de Cerebro Peter O'Donnell Jr. de UT Southwestern, donde el Dr. Takahashi es Presidente de Neurociencia, un Investigador del Instituto Médico Howard Hughes,y titular de la Cátedra Distinguida Loyd B. Sands en Neurociencia. El Dr. Yanagisawa, Director del Instituto Internacional de Medicina Integral del Sueño WPI-IIIS de la Universidad de Tsukuba en Japón, es profesor de Genética Molecular en UT Southwestern. Dr. Yanagisaway el Dr. Qinghua Liu, profesor asociado en el Centro para la Genética de la Defensa del Anfitrión y la Neurociencia de UTSW, son dos de los tres autores correspondientes del estudio. El Dr. Liu también tiene citas conjuntas en el WPI-IIIS y en el Instituto Nacional de BiologíaCiencias NIBS en Beijing.
"Aunque el sueño existe en todos los animales, por qué es necesario dormir y cómo se regula el sueño sigue siendo un misterio. Nos propusimos investigar las moléculas que rigen la necesidad del sueño o la presión del sueño", dijo el Dr. Liu, un WA "Tex"Moncrief Jr. Académico en Investigación Médica. La necesidad de dormir es la sensación de cansancio que se acumula durante las horas de vigilia", dijo.
El Dr. Joseph Takahashi describe el estudio de 2016 del Instituto de Cerebro Peter O'Donnell Jr. que identificó al ratón Sleepy.
"Cada animal exhibe un punto establecido de tiempo total de sueño. En humanos adultos, eso generalmente significa aproximadamente 8 de las 24 horas. Todos han experimentado quedarse despiertos demasiado tarde y sienten la necesidad de 'recuperar el sueño perdido'. Incluso simplelas medusas necesitan descansar más tiempo después de verse obligadas a permanecer despiertas ", dijo, y agregó que se ha planteado la hipótesis de que una sustancia se acumula en el cerebro durante la vigilia y se disipa durante el sueño.
"Un objetivo a largo plazo en la investigación del sueño es identificar el factor molecular real o los factores involucrados en la necesidad del sueño", dijo. Actualmente, la mayoría de los medicamentos para el sueño son imitaciones de GABA, un neurotransmisor inhibitorio que simplemente apaga el cerebro, e inducen un sueño no natural con muchos efectos secundarios. Sería bueno entender mejor las moléculas naturales para diseñar mejores tratamientos para los problemas del sueño, agregó.
Para estudiar las moléculas involucradas en la necesidad de dormir, los investigadores idearon una nueva estrategia para comparar la fosforilación en los cerebros de los ratones normales privados de sueño y los ratones mutantes con sueño. La fosforilación es un proceso reversible que modifica las funciones de las proteínas mediante la adición de un grupo fosfatoLa nueva estrategia que compara a los dos ratones, uno somnoliento por las circunstancias y el otro somnoliento por naturaleza, permitió excluir variables como el estrés que podrían afectar la somnolencia, explicaron los investigadores.
Utilizando ensayos inmunoquímicos y espectrometría de masas, los investigadores identificaron 80 proteínas que estaban hiperfosforiladas en los cerebros de ratones dormidos y privados de sueño, lo que significa que las proteínas acumularon más grupos fosfato cuanto más tiempo permanecieron despiertos los ratones. A estas proteínas las llamó Sleep-Need-Index-Fosfoproteínas SNIPP. Descubrieron que la fosforilación de SNIPP aumentaba con la necesidad de dormir y se disipaba o desfosforilaba en todo el cerebro durante el sueño.
"Estudios anteriores sugirieron un vínculo estrecho entre la necesidad de dormir y la plasticidad sináptica el fortalecimiento y el debilitamiento de las conexiones sinápticas entre las neuronas que están relacionadas con el pensamiento y el aprendizaje. Curiosamente, la mayoría de los SNIPP son proteínas sinápticas, incluidos muchos reguladores de la plasticidad sináptica", Dijo el Dr. Liu.
Agregó que una búsqueda en la literatura encontró que las mutaciones de múltiples SNIPP se han relacionado con cambios en la necesidad del sueño. "Por lo tanto, proponemos que los SNIPP constituyen el vínculo molecular entre la plasticidad sináptica y la regulación de la necesidad del sueño o, en términos generales, entre el pensamientoy somnolencia ", dijo.
"El propósito del equilibrio sueño-vigilia parece ser maximizar la duración y la calidad de las funciones cognitivas de pensamiento del cerebro. Mientras que la vigilia prolongada conduce a un deterioro cognitivo y somnolencia, el sueño refresca el cerebro a través de múltiples efectos restauradores y optimiza la cognición"funciona para el próximo período de vigilia", dijo. Por lo tanto, el ciclo de fosforilación / desfosforilación de los SNIPP puede ser una forma importante para que el cerebro se reinicie cada noche, restaurando el equilibrio sináptico y de sueño-vigilia para maximizar el pensamiento claro, agregó.
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Materiales proporcionado por UT Southwestern Medical Center . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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