Un mecanismo biológico importante que se cree que protege las células cerebrales de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson también puede estar involucrado en la regulación del sueño, según una nueva investigación de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pennsylvania. Los investigadores encontraron que unLa vía de señalización que ayuda a prevenir la acumulación de agregados de proteínas anormales en las células cerebrales también es necesaria para dormir tanto en las moscas de la fruta como en el pez cebra. El hecho de que este mecanismo esté presente en dos especies evolutivamente distantes sugiere que también puede estar presente en los humanos.
Durante mucho tiempo ha habido indicios desconcertantes de que la pérdida de sueño y los trastornos del sueño están relacionados con enfermedades neurodegenerativas, y los hallazgos, publicados en línea hoy en día Biología actual , revele una posible explicación para el vínculo. Si los resultados se extendieran a los humanos, señalarían el camino hacia nuevas estrategias contra los trastornos del sueño y las enfermedades neurodegenerativas.
"La fragmentación del sueño, que se caracteriza por interrupciones repetitivas del sueño corto, es uno de los desencadenantes más comunes del cansancio excesivo durante el día, especialmente en las personas mayores", dijo el investigador principal Nirinjini Naidoo, PhD, profesor asociado de investigación de sueño y cronobiología."Ahora que conocemos una vía importante que está involucrada en la regulación del sueño, podemos apuntarla para mejorar potencialmente el sueño fragmentado".
Los estudios en los últimos años han sugerido que la pérdida crónica de sueño aumenta el riesgo de Alzheimer, mientras que las personas con Alzheimer tienen un riesgo elevado de trastornos del sueño. Los trastornos del sueño también son características comunes de la enfermedad de Parkinson, la esclerosis lateral amiotrófica ELA, la demencia frontotemporal,y otras enfermedades neurodegenerativas.
La forma en que los procesos subyacentes de la enfermedad neurodegenerativa podrían estar conectados a los trastornos del sueño nunca ha sido clara. Pero una pista proviene de los hallazgos en animales de laboratorio de que el cerebro durante el sueño marca los procesos de "proteostasis" que eliminan los agregados de proteínas anormales y potencialmente dañinos, comocomo los que desordenan el cerebro en los trastornos neurodegenerativos.
En el nuevo estudio, Naidoo y sus colegas analizaron un importante proceso de proteostasis llamado vía de señalización PERK, que, en respuesta a una acumulación de agregados de proteínas no deseados, hace que las células detengan temporalmente el ensamblaje de la mayoría de las proteínas. Los científicos descubrieron que cuandosuprimieron la señalización de PERK en las moscas de la fruta de Drosophila o en el pez cebra evolutivamente distante, utilizando compuestos de moléculas pequeñas que bloquean un componente clave de la vía, ambos grupos de animales dormían mucho menos de lo normal. El bloqueo de PERK con técnicas genéticas en Drosophila arrojó resultados similares, mientras quehacer lo contrario, forzando la sobreproducción de PERK, hizo que las moscas durmieran más.
La candidata a doctorado Sarah Ly examinó pequeños grupos de neuronas que producen una hormona clave que promueve la vigilia en Drosophila, y descubrió que derribar a PERK por la noche, solo en estas neuronas, era suficiente para que las moscas durmieran menos, mientras que la producción excesiva de PERK las hacíadormir más. En un subconjunto de estas neuronas, los investigadores pudieron verificar que aumentar o reducir la PERK tenía el efecto de suprimir o liberar la producción de la hormona de la vigilia ". Esto aumenta la posibilidad de que la regulación de la PERK del sueño ocurra dentro de múltiples circuitos cerebrales", Lydijo.
Este descubrimiento marca la primera vez que los científicos han identificado un mecanismo biológico específico y bidireccional que vincula el sueño a la proteostasis. Los hallazgos también apuntan a la posibilidad de que la vigilia tiende a aumentar la acumulación de agregado de proteínas en las células cerebrales, lo que lleva a una mayor señalización de PERK.en última instancia, ayuda a revertir el estrés de las células cerebrales al obligar al sueño y permitir que se realice un mantenimiento efectivo de las proteínas.
"Nuestros hallazgos sugieren que una de las funciones conservadas del sueño puede ser mitigar el estrés celular causado por la vigilia", dijo Naidoo.
Los autores creen que la investigación adicional sobre este nexo entre el sueño y la proteostasis tiene el potencial de descubrir nuevas estrategias terapéuticas importantes para mejorar la calidad del sueño, reducir el riesgo de Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas, y efectivamente retrasar el envejecimiento del cerebro.
Ewa Strus también fue coautora de este estudio. La investigación fue apoyada por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales R01GM123783.
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