Investigaciones recientes sobre el sueño revelan conexiones inesperadas entre el cerebro y el intestino
El sueño es una de las actividades humanas más esenciales, tan esencial, de hecho, que si no dormimos lo suficiente ni siquiera una noche, es posible que tengamos dificultades para pensar, reaccionar y, de lo contrario, pasar el día.
Sin embargo, a pesar de su importancia para la función y la supervivencia, los científicos aún no comprenden completamente cómo funciona el sueño.
Entra Dragana Rogulja , una neurobióloga en una búsqueda para desentrañar la biología básica del sueño.
Como se describe a sí misma como una recién llegada a la ciencia, Rogulja se sintió atraída por preguntas que considera «muy interesantes y fáciles de entender en un nivel humano básico».
Una de estas preguntas es qué sucede cuando dormimos.
Para Rogulja, profesora asociada de neurobiología en el Instituto Blavatnik de la Escuela de Medicina de Harvard, un aspecto intrigante del sueño es la pérdida de conciencia que trae, ya que el mundo exterior desaparece y el mundo interior se hace cargo.
En una conversación con Harvard Medicine News , Rogulja profundizó en los detalles de su investigación sobre el sueño, que utiliza moscas de la fruta y ratones para explorar por qué necesitamos dormir y cómo nos desconectamos del mundo durante el sueño.
Harvard Medicine News: ¿Qué estás estudiando en el contexto del sueño?
Rogulja: Hay dos preguntas principales que mi laboratorio ha estado investigando durante los últimos años. La primera es por qué el sueño es necesario para sobrevivir. ¿Por qué si no duermes, literalmente morirás después de no mucho tiempo? La otra pregunta es cómo tu cerebro se desconecta del entorno cuando te duermes. ¿Cómo se evita que los estímulos lleguen a tu cerebro durante el sueño? Elevar el umbral para la excitación sensorial es esencial para dormir, y queremos comprender cómo se construye esa barrera alrededor del cerebro. El sueño es un estado unificado, pero parece tener múltiples componentes que se regulan a través de mecanismos separados. Queremos entender esos mecanismos.
HMNews: ¿Cómo ha cambiado su investigación su forma de pensar sobre el sueño?
Rogulja: Durante mucho tiempo, los científicos se han guiado por el principio de que el sueño es del cerebro, por el cerebro y para el cerebro. Como resultado, la investigación se ha centrado en gran medida en el cerebro en términos de buscar las razones por las que el sueño es necesario para la supervivencia. Sin embargo, ahora nos estamos dando cuenta de que si bien el sueño puede ser para el cerebro, no es solo para el cerebro. Dormir es un comportamiento súper antiguo que creemos que se originó en los primeros animales. Estos animales no tenían cerebro; solo tenían un sistema nervioso muy simple.
Luego, a medida que los animales se volvieron más complejos, estos propósitos del sueño relacionados con el cerebro evolucionaron. Sin embargo, los investigadores han analizado los cerebros de animales privados de sueño para tratar de encontrar una razón por la que mueren, y no han encontrado nada. Por otro lado, los datos clínicos muestran que la privación del sueño en humanos conduce a todo tipo de enfermedades en el organismo. Para nosotros, esto realmente sugirió que el sueño es algo más que el cerebro.
Nuestra investigación nos dice que debemos dejar de pensar en el cerebro por separado del cuerpo cuando se trata de dormir. Todavía me sorprende el grado en que los neurocientíficos tienden a pensar que el cerebro tiene superioridad sobre el cuerpo y está en la cima de una jerarquía. Para resolver los misterios más grandes de la neurociencia, debemos adoptar un enfoque más integrado, que es lo que mi laboratorio está tratando de hacer para dormir. Hemos descubierto que realmente necesitamos pensar en todo el cuerpo para comprender el sueño. Y tiene sentido. Cuando te vas a dormir, tus músculos se relajan, tu circulación cambia. Por supuesto, se trata de todo el cuerpo.
HMNews: ¿Qué herramientas utilizas para estudiar el sueño?
Rogulja: Históricamente, se han realizado muchas investigaciones sobre el sueño en humanos, pero esos experimentos tienden a ser limitados y descriptivos, porque realmente no se puede experimentar con humanos. Sin embargo, durante las últimas dos décadas y media, los científicos se han dado cuenta de que las moscas de la fruta duermen; y, más recientemente, descubrimos que los genes que regulan el sueño en las moscas se conservan en los ratones. Cuando comencé mi laboratorio, solo usábamos moscas de la fruta como sistema modelo para estudiar el sueño, pero desde entonces también hemos podido establecer un modelo de ratón. Las moscas de la fruta nos permiten probar muchas hipótesis rápidamente y hacer pantallas genéticas grandes e imparciales, y luego podemos probar lo que descubrimos en moscas en ratones, que, como mamíferos, son más similares a los humanos.
HMNews: En su artículo de Cell de 2020 , abordó la pregunta de por qué el sueño es necesario para sobrevivir . ¿Cuál es la respuesta?
Descubrimos que las moscas de la fruta que dormían menos tenían una esperanza de vida más corta: vimos una correlación en la que cuanto más dormían las moscas, más rápido morían. Curiosamente, el modo de privación del sueño no importaba. Lo que importaba era la cantidad de sueño perdido. Parecía haber un punto de inflexión en el que la pérdida de sueño se asociaba con la muerte, lo que nos decía que podría estar ocurriendo algo específico en el cuerpo en lugar del desgaste general.
Para investigar esto más a fondo, teñimos diferentes órganos en moscas privadas de sueño con marcadores de daño celular. Descubrimos que en el intestino había un aumento en las moléculas oxidantes, y el pico de oxidación se correlacionó con el punto de inflexión donde las moscas comenzaron a morir. Confirmamos este hallazgo en ratones privados de sueño. Pero cuando les dimos antioxidantes a moscas privadas de sueño o activamos genes productores de antioxidantes en el intestino, descubrimos que las moscas podían sobrevivir con poco o nada de sueño, lo que sugiere que el intestino es un objetivo realmente importante del sueño.
HMNews: ¿Existen posibles aplicaciones para humanos?
Nuestros hallazgos sugieren que si podemos prevenir la oxidación en el intestino, podríamos contrarrestar el efecto de la pérdida de sueño. Esto es importante porque muchas enfermedades están relacionadas con la disfunción intestinal, y muchas enfermedades que surgen cuando no duerme lo suficiente en realidad pueden ser una consecuencia del daño intestinal. Ahora estamos empezando a pensar en cómo diagnosticar la oxidación intestinal debido a la falta de sueño en humanos. Queremos diseñar «tragables»: píldoras o tabletas que pueda tragar y que informen sobre el estado oxidativo de su intestino, por ejemplo, cambiando el color de sus heces.
También estamos buscando biomarcadores: moléculas que ya circulan en el cuerpo que indican falta de sueño y oxidación intestinal. Tengo médicos en mi laboratorio que están analizando ratones privados de sueño para buscar tales biomarcadores. Ya tenemos algunas moléculas que son marcadores prometedores para la oxidación y parecen disminuir con los tratamientos antioxidantes. Eventualmente, puede ser posible diseñar suplementos que puedan tomarse por vía oral para revertir la oxidación intestinal debido a la falta de sueño.
HMNews: Acabas de publicar un nuevo artículo en Cell que explora cómo el cerebro se desconecta del entorno durante el sueño. Cuéntanos más.
Hasta ahora, no sabíamos casi nada sobre esto. No estaba claro si hay un solo lugar en el cerebro donde toda la información sensorial se atenúa durante el sueño, o si hay varios de esos lugares. Por ejemplo, ¿el tacto y la temperatura se procesan de la misma manera durante el sueño? Iris Titos, investigadora posdoctoral en mi laboratorio, construyó un sistema que puede proporcionar niveles de vibración leves, medios o altos a las moscas de la fruta. Por lo general, cuando usa vibraciones de baja intensidad, muy pocas moscas se despiertan, y cuando usa vibraciones de alta intensidad, casi todas las moscas reaccionan. Luego, hicimos una pantalla a gran escala para identificar los genes que controlan la facilidad con la que las moscas se despiertan, es decir, los genes que hacen que las moscas se despierten muy fácilmente y los genes que permiten que las moscas esencialmente duerman durante un terremoto.
HMNews: ¿Qué mostró la pantalla genética?
Los resultados de la pantalla fueron muy interesantes. Identificamos un gen que codifica para una molécula llamada CCHa1. Cuando agotamos CCHa1 en las moscas, se despertaron muy fácilmente, así que en lugar de que el 20 % se despertara con un nivel particular de vibración, el 90 % se despertó.
Sin embargo, mientras que CCHa1 está presente tanto en el sistema nervioso como en el intestino, fue solo cuando lo agotamos en el intestino que las moscas se despertaron más fácilmente. Las células del intestino que producen CCHa1 se denominan células enteroendocrinas y, en realidad, comparten muchas características con las neuronas e incluso pueden conectarse y comunicarse con las neuronas. Estas células miran hacia el interior del intestino y, en cierto modo, «saborean» el contenido del intestino.
Descubrimos que a mayor concentración de proteína en la dieta, más CCHa1 producían estas células intestinales. Luego, esta molécula viaja desde el intestino hasta el cerebro, donde envía señales a un pequeño grupo de neuronas dopaminérgicas que también reciben información sobre las vibraciones. Estas neuronas producen dopamina, que normalmente promueve la excitación, pero en este caso suprime la excitación. Las vibraciones debilitan la actividad de las neuronas dopaminérgicas, lo que hace que las moscas se despierten más fácilmente. CCHa1 producido por el intestino esencialmente amortigua las neuronas dopaminérgicas contra las vibraciones, lo que permite que las moscas ignoren el entorno en mayor medida y duerman más profundamente.
También encontramos que la vía CCHa1, si bien es fundamental para la transmisión de información mecanosensorial, no influye en la facilidad con la que las moscas se despiertan cuando se exponen al calor, lo que sugiere que las diferentes modalidades sensoriales, como la vibración y la temperatura, pueden controlarse de forma independiente. Finalmente, demostramos que una dieta rica en proteínas también mejoró la calidad del sueño en ratones, haciéndolos más resistentes a las perturbaciones mecánicas. Ahora estamos probando si una vía de señalización similar está involucrada en ratones.
HMNews : ¿Qué le dicen estos hallazgos?
Bueno, sabemos por otras investigaciones que cuando los animales se mueren de hambre, suprimen el sueño para alimentarse. Por el contrario, cuando están saciados, y especialmente cuando están saciados de proteínas, tienden a dormir más. Ahora, hemos demostrado que cuando hay más proteínas en la dieta, los animales también duermen más profundamente y se vuelven menos receptivos. Esto sugiere que si los animales no necesitan buscar comida, pueden desconectarse del medio ambiente y esconderse en algún lugar para dormir, lo que podría ser más seguro. En términos más generales, nuestro estudio implica que las elecciones dietéticas afectan la calidad del sueño. Ahora podemos explorar esta conexión en humanos para comprender cómo se podría manipular la dieta para mejorar el sueño.
HMNews: ¿Hay algo sobre el sueño que creas que la gente suele malinterpretar?
Rogulja: Una cosa que creo que la gente debería tener en cuenta es que cómo nos sentimos y lo que sucede en nuestros cuerpos no tiene por qué ser lo mismo. En nuestra investigación, descubrimos que es posible separar la sensación de somnolencia de la necesidad de dormir: algunos animales privados de sueño no necesariamente se sentían somnolientos, lo que pudimos notar porque no durmieron más para recuperar el sueño después la privación cesó, pero estos animales aún morían por la falta de sueño.
Esto significa que incluso si podemos engañarnos a nosotros mismos para no tener sueño, la falta de sueño aún tiene efectos negativos en nuestros cuerpos; por ejemplo, si toma una sustancia que lo hace sentir despierto, ocurrirá la misma cantidad de oxidación en su intestino. Las personas pueden decir que están bien con solo unas pocas horas de sueño por noche, pero solo quieren decir que pueden pasar el día. Sus cuerpos todavía van a registrar la falta de sueño. Realmente no podemos decir lo que está sucediendo en nuestro cuerpo como resultado de la falta de sueño, y probablemente necesitemos dormir más de lo que creemos.
Saber más sobre el sueño : https://tendencias21.levante-emv.com/desvelados-por-fin-los-misterios-del-sueno.html
Autoría, financiación, divulgaciones
Otros autores del artículo de Cell de 2023 incluyen a Alen Juginović, Alexandra Vaccaro, Keishi Nambara, Pavel Gorelik y Ofer Mazor de HMS.
La investigación fue apoyada por la Fundación de Células Madre de Nueva York, los Institutos Nacionales de Salud (DP2 OD022385) y el Programa Pew Scholars en Ciencias Biomédicas.
Relacionado Nuve :
https://revistanuve.com/los-secretos-de-la-anestesia/