Las mitocondrias pueden tener una función más allá de proporcionar energía
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Los componentes de las células que les proporcionan energía pueden desempeñar un papel inesperado en dormir. Un estudio en las moscas de las frutas sugiere que las mitocondrias en el cerebro ayudan a desencadenar el sueño cuando sienten que los insectos han estado despiertos durante demasiado tiempo, y el mismo mecanismo puede existir en las personas.
Los investigadores ya comprenden cómo reacciona el cerebro a la privación del sueño. Estos incluyen Cambios en el disparo neuronalel formas estructurales dentro de las células y Cómo se expresan los genes. También han identificado neuronas específicas en el cerebro Ese cambio cuando comienza el sueño, pero están menos seguros de lo que les dice a esas neuronas que disparen.
“El sueño es uno de los enigmas biológicos realmente grandes”, dice Gero Miesenböck en la Universidad de Oxford. Para comprenderlo mejor, él y sus colegas usaron secuenciación y marcadores fluorescentes para estudiar los genes expresados por las neuronas del centro del sueño en aproximadamente 1000 moscas de frutas femeninas (Drosophila melanogaster), cual dormir durante 13 a 16 horas En el transcurso de un día, generalmente de noche.
El equipo dejó que aproximadamente la mitad de las moscas durmiera la noche completa, mientras que otros se mantuvieron despiertos, ya sea sacudiendo suavemente los tubos en los que se encontraban o ingeniería genéticamente para que sus neuronas promotoras de la estela se encendieran por un aumento de la temperatura.
Entre las moscas privadas de sueño, los investigadores descubrieron que las neuronas inductoras del sueño aumentaron la actividad de los genes involucrados en la carrera y el mantenimiento de sus mitocondrias. Estas mitocondrias también mostraron signos de estar bajo estrés, como romper en piezas más pequeñas, eliminar piezas dañadas y formar puntos de contacto con estructuras cercanas que ayudan con las reparaciones.
Este estrés puede provenir del hecho de que las mitocondrias siguen produciendo energía incluso cuando las neuronas están inactivas. Los investigadores observaron que esto condujo a una acumulación de electrones que se escapan, generan radicales libres (moléculas inestables que pueden dañar el ADN) y finalmente desencadenar presión para dormir, dice Miesenböck. Cuando finalmente se permitió que estas moscas se duerman, se reparó el daño mitocondrial.
Los investigadores también encontraron que las moscas con mitocondrias fragmentadas en sus neuronas del sueño durmieron menos de lo normal y no lo alcanzaron después de mantenerse despiertos. Por el contrario, las moscas cuyas mitocondrias fueron diseñadas para fusionarse más fácilmente, lo que sugiere mejores mecanismos de reparación, durmió más de lo habitual y mostraron un rebote más fuerte después de la privación del sueño. Esto respalda la idea de que las mitocondrias están involucradas en la presión del sueño.
En otra parte del experimento, las moscas fueron diseñadas para haber elevado la actividad mitocondrial en respuesta a la luz. El equipo descubrió que 1 hora de iluminación artificial provocó que la duración del sueño aumente entre en un 20 a 25 por ciento, en comparación con las moscas de control.
Mientras que el estudio investigó los cerebros de las moscas, no las personas, las mitocondrias son relativamente similares entre los animales. Apoya la idea de que el metabolismo aeróbico, la producción de energía a partir de nutrientes y oxígeno, que tiene lugar dentro de las mitocondrias de la mayoría de los animales, puede conducir la presión del sueño en humanos, dice Ryan Mailloux en la Universidad McGill en Quebec, Canadá.
Esta nueva comprensión podría eventualmente guiar los tratamientos de sueño. “Esto nos proporciona nuevas oportunidades para apuntar a estas vías [and] Se les ocurre formas nuevas y eficaces de tratar a las personas que tienen problemas de sueño ”, dice Mailloux.
Michele Bellesi en la Universidad de Camerino en Italia dice que “este es definitivamente un artículo fuerte y estimulante”, pero cuestiona su diseño. “La privación del sueño no es simplemente una vigilia extendida”, dice. “Puede introducir estresores adicionales que pueden desencadenar respuestas celulares más allá de las directamente relacionadas con la acumulación de presión del sueño”.
En respuesta, Miesenböck dice que su equipo usó varias formas de mantener las moscas despiertas, incluida la edición de genes a través de cambios de temperatura que son normales y no con estrés para los insectos, y todos tuvieron los mismos efectos en las mitocondrias. “Lo que este estudio ha revelado es que el homeostato del sueño en realidad está mirando sus propias mitocondrias para estimar la necesidad de dormir”, dice.
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