Los primeros signos de sueño insuficiente son universalmente familiares. Hay cansancio y fatiga, dificultad para concentrarse, quizás irritabilidad o incluso risas cansadas. Muchas menos personas han experimentado los efectos de la privación prolongada del sueño, incluyendo desorientación, paranoia y alucinaciones.
Sin embargo, la privación total y prolongada del sueño puede ser fatal. Si bien se ha informado en humanos solo anecdóticamente, un estudio ampliamente citado en ratas realizado por investigadores con sede en Chicago en 1983 mostró que la falta total de sueño inevitablemente conduce a la muerte.Sin embargo, a pesar de décadas de estudio, una pregunta central sigue sin resolverse: ¿por qué mueren los animales cuando no duermen?
Ahora, los neurocientíficos de la Facultad de Medicina de Harvard han identificado un vínculo inesperado y causal entre la privación del sueño y la muerte prematura. En un estudio sobre moscas de la fruta privadas de sueño, los investigadores descubrieron que la muerte siempre está precedida por la acumulación de moléculas conocidas como especies reactivas oxidativas ROS en el intestino
Cuando las moscas de la fruta recibieron compuestos antioxidantes que neutralizan y eliminan las ROS del intestino, las moscas privadas de sueño permanecieron activas y tuvieron una vida útil normal. Experimentos adicionales en ratones confirmaron que las ROS se acumulan en el intestino cuando el sueño es insuficiente.
Los resultados, publicados en Celda el 4 de junio, sugiere la posibilidad de que los animales puedan sobrevivir sin dormir bajo ciertas circunstancias. Los resultados abren nuevas vías de estudio para comprender las consecuencias completas de la falta de sueño y algún día pueden informar el diseño de enfoques para contrarrestar sus efectos perjudiciales en los humanos, dijeron los autores.
"Tomamos un enfoque imparcial y buscamos en todo el cuerpo indicadores de daños por falta de sueño. Nos sorprendió descubrir que fue el intestino el que desempeña un papel clave en la muerte", dijo Dragana Rogulja, autora principal del estudio y profesora asistente deneurobiología en el Instituto Blavatnik en HMS.
"Aún más sorprendente, descubrimos que la muerte prematura podría prevenirse. Cada mañana, todos nos reuníamos para mirar las moscas, con incredulidad para ser sinceros. Lo que vimos es que cada vez que podíamos neutralizar a ROS en el intestino, podríamos rescatar a las moscas ", dijo Rogulja.
Los científicos han estudiado durante mucho tiempo el sueño, un fenómeno que parece ser fundamental para la vida, pero que en muchos aspectos sigue siendo misterioso. Casi todos los animales conocidos duermen o exhiben algún tipo de comportamiento similar al sueño. Sin el suficiente, se producen graves consecuencias.humanos, el sueño crónico insuficiente se asocia con enfermedades cardíacas, diabetes tipo 2, cáncer, obesidad, depresión y muchas otras afecciones.
Investigaciones anteriores han demostrado que la restricción total y prolongada del sueño puede conducir a la muerte prematura en modelos animales. En un intento por responder cómo la privación del sueño culmina en la muerte, la mayoría de los esfuerzos de investigación se han centrado en el cerebro, donde se origina el sueño, pero ninguno ha arrojado conclusiones concluyentes.resultados.
acumulación de intestino
Encabezado por los primeros autores del estudio Alexandra Vaccaro y Yosef Kaplan Dor, ambos investigadores en neurobiología en HMS, el equipo llevó a cabo una serie de experimentos en moscas de la fruta, que comparten muchos genes reguladores del sueño con humanos, para buscar signosdel daño causado por la falta de sueño en todo el cuerpo. Para monitorear el sueño, los investigadores usaron rayos infrarrojos para rastrear constantemente el movimiento de las moscas alojadas en tubos individuales.
Descubrieron que las moscas pueden dormir por sacudidas físicas, por lo que el equipo recurrió a métodos más sofisticados. Manipularon genéticamente las moscas de la fruta para expresar una proteína sensible al calor en neuronas específicas, cuya actividad se sabe que suprime el sueño. Cuando las moscas estabanalojado a 29 grados C 84 grados F, la proteína indujo a las neuronas a permanecer constantemente activas, evitando así que las moscas duerman.
Después de 10 días de privación del sueño inducida por la temperatura, la mortalidad se disparó entre las moscas de la fruta y todas murieron alrededor del día 20. Las moscas de control que tenían un sueño normal vivieron aproximadamente 40 días en las mismas condiciones ambientales.
Debido a que la mortalidad aumentó alrededor del día 10, los investigadores buscaron marcadores de daño celular en ese día y en los días anteriores. La mayoría de los tejidos, incluso en el cerebro, eran indistinguibles entre las moscas privadas de sueño y las no privadas, con una notable excepción.
Las tripas de las moscas privadas de sueño tuvieron una acumulación dramática de ROS: moléculas altamente reactivas que contienen oxígeno que en grandes cantidades pueden dañar el ADN y otros componentes dentro de las células, lo que lleva a la muerte celular. La acumulación de ROS alcanzó su punto máximo alrededor del día 10de privación del sueño, y cuando se detuvo la privación, los niveles de ROS disminuyeron.
Experimentos adicionales confirmaron que ROS se acumula en el intestino de solo aquellos animales que experimentaron pérdida de sueño sostenida, y que el intestino es de hecho la fuente principal de este ROS aparentemente letal.
"Descubrimos que las moscas privadas de sueño morían al mismo ritmo, cada vez, y cuando observamos los marcadores de daño celular y muerte, el único tejido que realmente se destacó fue el intestino", dijo Vaccaro. "Recuerdocuando hicimos el primer experimento, inmediatamente se notaba bajo el microscopio que había una diferencia sorprendente. Eso casi nunca ocurre en la investigación de laboratorio ".
El equipo también examinó si la acumulación de ROS ocurre en otras especies mediante el uso de estimulación mecánica suave y continua para mantener a los ratones despiertos hasta por cinco días. En comparación con los animales de control, los ratones privados de sueño tenían niveles elevados de ROS en el intestino delgado y grueso, perono en otros órganos, un hallazgo consistente con las observaciones en moscas.
rescate de la muerte
Para averiguar si las ROS en el intestino juegan un papel causal en la muerte inducida por la privación del sueño, los investigadores analizaron si la prevención de la acumulación de ROS podría prolongar la supervivencia.
Probaron docenas de compuestos con propiedades antioxidantes que se sabe que neutralizan ROS e identificaron 11 que, cuando se administran como un suplemento alimenticio, permiten que las moscas privadas de sueño tengan una vida útil normal o casi normal. Estos compuestos, como la melatonina, el ácido lipoicoy NAD, fueron particularmente efectivos para limpiar ROS del intestino. Notablemente, la suplementación no extendió la vida útil de las moscas no privadas.
El papel de la eliminación de ROS en la prevención de la muerte se confirmó aún más mediante experimentos en los que las moscas fueron manipuladas genéticamente para sobreproducir enzimas antioxidantes en sus intestinos. Estas moscas tenían una esperanza de vida de normal a casi normal cuando carecían de sueño, lo cual no era el caso para el controlmoscas que sobreproducen enzimas antioxidantes en el sistema nervioso.
Los resultados demuestran que la acumulación de ROS en el intestino juega un papel central en causar la muerte prematura por falta de sueño, dijeron los investigadores, pero advirtieron que muchas preguntas siguen sin respuesta.
"Todavía no sabemos por qué la pérdida de sueño causa la acumulación de ROS en el intestino, y por qué esto es letal", dijo Kaplan Dor. "La privación del sueño podría afectar directamente el intestino, pero el desencadenante también puede originarse en el cerebro. De manera similar, la muerte podría deberse a daños en el intestino o porque los niveles altos de ROS tienen efectos sistémicos, o alguna combinación de estos ".
Se sabe que el sueño insuficiente interfiere con las vías de señalización del hambre del cuerpo, por lo que el equipo también midió la ingesta de alimentos de la mosca de la fruta para analizar si había posibles asociaciones entre la alimentación y la muerte. Descubrieron que algunas moscas privadas de sueño comían más durante el día en comparacióncon controles no privados. Sin embargo, restringir el acceso a los alimentos no tuvo ningún efecto sobre la supervivencia, lo que sugiere que están involucrados factores más allá de la ingesta de alimentos.
Los investigadores ahora están trabajando para identificar las vías biológicas que conducen a la acumulación de ROS en el intestino y las alteraciones fisiológicas posteriores.
El equipo espera que su trabajo informe el desarrollo de enfoques o terapias para compensar algunas de las consecuencias negativas de la privación del sueño. Uno de cada tres adultos estadounidenses obtiene menos de las siete horas recomendadas de sueño por noche, según los Centros de EE. UU. ParaControl y prevención de enfermedades, y la falta de sueño es una parte normal de la vida para muchos en todo el mundo.
"Muchos de nosotros estamos crónicamente privados de sueño. Incluso si sabemos que estar despiertos hasta tarde todas las noches es malo, aún lo hacemos", dijo Rogulja. "Creemos que hemos identificado un problema central que, cuando se elimina, permitesupervivencia sin dormir, al menos en moscas de la fruta "
"Necesitamos entender la biología de cómo la privación del sueño daña el cuerpo, para que podamos encontrar formas de prevenir este daño", dijo.
El estudio fue apoyado por la Fundación Stem Cell de Nueva York, Pew Charitable Trusts y los Institutos Nacionales de Salud R73 NSO72030. El apoyo adicional incluye una beca EMBO a largo plazo, una beca Fondation Bettencourt Schueller, una Edward R. yBeca posdoctoral del Centro Anne G. Lefler, una beca posdoctoral de Alice y Joseph E. Brooks y una beca de la Fundación de Investigación de Ciencias de la Vida.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Kevin Jiang. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :