Un nuevo papel beneficioso del sueño (Nat Commun)


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A lo largo de la evolución, el sueño se ha mantenido universal y esencial para todos los organismos con un sistema nervioso, incluidos invertebrados como moscas, gusanos e incluso medusas. Pero la razón por la que los animales duermen, a pesar de la continua amenaza de los depredadores, sigue siendo un misterio y está considerada entre las preguntas más grandes sin respuesta en las ciencias de la vida.

En un nuevo estudio, publicado en Nature Communications, investigadores de la Universidad Bar-Ilan (Israel) revelan una función novedosa e inesperada del sueño que creen que podría explicar cómo el sueño y las alteraciones del sueño afectan al rendimiento cerebral, el envejecimiento y diversos trastornos cerebrales.

Usando técnicas de imágenes de lapso de tiempo en 3D en el pez cebra vivo, los investigadores pudieron definir el sueño en una resolución de un solo cromosoma y demostrar que las neuronas individuales requieren el sueño para realizar el mantenimiento nuclear.

El daño en el ADN pueden provocarlo muchos procesos que incluyen radiación, estrés oxidativo e incluso actividad neuronal. Los sistemas de reparación de ADN dentro de cada célula corrigen este daño. El trabajo actual muestra que, durante la vigilia, cuando la dinámica cromosómica es baja, el daño en el ADN se acumula constantemente y puede alcanzar niveles peligrosos.

La función del sueño es aumentar la dinámica de los cromosomas y normalizar los niveles de daño del ADN en cada neurona. Aparentemente, este proceso de mantenimiento del ADN no es lo suficientemente eficiente durante el periodo de conexión de la vigilia y requiere un periodo de inactividad sin conexión con una entrada reducida en el cerebro para que ocurra.

"Es como un bache en el camino", dice Lior Appelbaum, quien dirigió el estudio. "Las carreteras acumulan desgaste, especialmente durante las horas pico del día, y es más conveniente y eficiente repararlas por la noche, cuando hay poco tráfico", pone como ejemplo.

Appelbaum llama a la acumulación de daños en el ADN el "precio de la vigilia". Él y David Zada, primer autor del estudio, así como Tali Lerer-Goldshtein, Irina Bronshtein y Yuval Garini, plantearon la hipótesis de que el sueño consolida y sincroniza el mantenimiento nuclear dentro de las neuronas individuales, y se propuso confirmar esta teoría.

Su descubrimiento se logró gracias a las características del modelo de pez cebra. Con su transparencia absoluta y un cerebro muy similar al de los humanos, el pez cebra es un organismo perfecto para estudiar células individuales dentro de un animal vivo en condiciones fisiológicas. Usando un microscopio de alta resolución, se puede observar el movimiento del ADN y las proteínas nucleares dentro de la célula, dentro del pez, mientras el pez está despierto y dormido.

Los investigadores se sorprendieron particularmente al descubrir que los cromosomas son más activos durante la noche, cuando el cuerpo descansa, pero este aumento de la actividad permite la eficacia de la reparación para dañar el ADN. Los resultados establecen la dinámica cromosómica como un marcador potencial para definir células dormidas individuales y proponen que la función restauradora del sueño es el mantenimiento nuclear.

"Hemos encontrado un vínculo causal entre el sueño, la dinámica cromosómica, la actividad neuronal y el daño y la reparación del ADN con relevancia fisiológica directa para todo el organismo -dice Appelbaum-. El sueño da la oportunidad de reducir el daño del ADN acumulado en el cerebro durante la vigilia".

"A pesar del riesgo de una menor conciencia del medio ambiente, los animales, desde medusas hasta peces cebra a humanos, tienen que dormir para permitir que sus neuronas realicen un mantenimiento eficiente del ADN, y posiblemente esta sea la razón por la que el sueño ha evolucionado y se conserva en el reino animal ", concluye Appelbaum.