Descubren nuevas pistas sobre cómo funciona el sueño en el cerebro
Un estudio muestra que los astrocitos se comunican con las neuronas para regular el tiempo de sueño en las moscas de la fruta y sugiere que puede hacer lo mismo en los mamíferos
Las células cerebrales en forma de estrella llamadas astrocitos parecen jugar un papel esencial en el sueño, según confirma un nuevo estudio realizado por científicos del Centro de Investigación del Sueño y el Desempeño de la Universidad del Estado de Washington (WSU, por sus siglas en inglés), Estados Unidos. Su estudio muestra que los astrocitos se comunican con las neuronas para regular el tiempo de sueño en las moscas de la fruta y sugiere que puede hacer lo mismo en los mamíferos, incluidos los humanos.
Esta investigación, publicada este miércoles en 'PLOS Genetic', ha abierto nuevas vías para comprender cómo funciona el sueño dentro del cerebro, lo que podría ayudar a los científicos a responder a la difícil pregunta de por qué dormimos, según los propios investigadores.
"Pasamos cerca de un tercio de nuestras vidas durmiendo y, sin embargo, no sabemos realmente por qué --dice el primer autor del estudio, William Vanderheyden, profesor asistente de Investigación en la Facultad de Medicina Elson S. Floyd--. Nuestro trabajo utiliza la mosca de la fruta como una herramienta para identificar los mecanismos de regulación del sueño que podrían conservarse en todas las especies, desde las moscas de la fruta hasta los humanos, por lo que algún día podríamos entender la función y el proceso del sueño y desarrollar terapias para aliviar la carga de la pérdida de sueño".
Hasta hace poco, los científicos han pasado por alto los astrocitos -- un tipo de células gliales que rodean a las neuronas, esas células energéticas que comunican señales nerviosas entre el cerebro y el cuerpo--, ya que pensaban en las células gliales como el mero "pegamento" que mantiene unido al cerebro. Sin embargo, los hallazgos recientes de los científicos de WSU y otros han sugerido que los astrocitos son más activos de lo que parecen y de alguna manera podrían participar en la regulación del sueño.
En su estudio, el equipo de WSU combinó esa idea con el conocimiento reciente sobre TNF-alfa, una proteína involucrada en la inflamación que se ha demostrado que desempeña un papel fundamental en la regulación del sueño en humanos y otros mamíferos. Usaron moscas de la fruta porque su corta vida útil y su composición genética, que es sorprendentemente similar a la de los humanos, las convierten en una herramienta especialmente poderosa para estudiar la genética.
"Las moscas de la fruta tienen una molécula muy similar al TNF-alfa que se llama Eiger, y el receptor al que se une se llama Wengen --afirma Vanderheyden--. Lo que intentamos identificar a través de esta investigación fueron los mecanismos mediante los cuales Eiger y Wengen podrían regular el sueño en la mosca de la fruta".
Primero, criaron una generación de moscas en las que se desactivó el gen que controlaba Eiger. Estas moscas dormían menos en general y su sueño también era más fragmentado. Posteriormente, manipularon aún más las moscas para que Eiger se apagara en tipos específicos de células cerebrales, ya sea astrocitos o neuronas.
Vieron una reducción similar en el sueño en las moscas con Eiger desactivado en los astrocitos, mientras que la duración del sueño en las moscas con Eiger desactivado en las neuronas no cambió. Esto sugirió que Eiger contribuye a la regulación del tiempo de sueño de una manera que depende de la señalización de los astrocitos, dice Vanderheyden.
Entonces, los investigadores inyectaron TNF-alfa humano tanto en moscas de tipo salvaje como en mutantes de Eiger y encontraron que, en ambos grupos de moscas, aumentaba el sueño, como se había demostrado anteriormente en los mamíferos. Finalmente, realizaron un experimento en el que apagaron Wengen, el receptor de Eiger, bien en astrocitos o neuronas, y midieron el tiempo de sueño en estas moscas después de 12 horas de privación del sueño, lo que normalmente conduce a un aumento en el sueño conocido como rebote del sueño.
UNA SEÑAL DE LOS ASTROCITOS A LAS NEURONAS PARA CONDUCIR EL SUEÑO
No hubo cambios en el tiempo de sueño en las moscas que tenían el receptor Wengen apagado en los astrocitos, en comparación con las moscas de control. Sin embargo, las moscas con Wengen desactivado en las neuronas mostraron una reducción significativa en el rebote del sueño. Incluso, inyectar TNF-alfa humano en moscas que tenían Wengen apagado en las neuronas no aumentaba el sueño.
"Esto sugiere que esta señal de Eiger va de los astrocitos a las neuronas para conducir el sueño, lo cual es un nuevo hallazgo --subraya el autor principal, Jason Gerstner, profesor asistente de investigación en la Facultad de Medicina Elson S. Floyd--. Esto genera una nueva hipótesis sobre la forma en que pensamos que el sueño puede estar regulado en animales de orden superior, incluidos los humanos".
A continuación, Vanderheyden y Gerstner planean llevar su hipótesis a los mamíferos estudiando si la misma vía de astrocitos a neuronas regula el sueño en roedores. También están interesados ??en ver esta ruta en un modelo de mosca de la fruta de la enfermedad de Alzheimer, que se vincula tanto con la pérdida de sueño como con la astrogliosis, un aumento anormal en el número de astrocitos causado por la destrucción de las neuronas cercanas.
