Estudio de la mosca de la fruta revela un vínculo entre el intestino y la muerte por falta de sueño
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Los primeros signos de falta de sueño son universalmente familiares. Hay cansancio y fatiga, dificultad para concentrarse, tal vez irritabilidad o incluso risitas de cansancio. Muchas menos personas han experimentado los efectos de la privación prolongada del sueño, incluida la desorientación, la paranoia y las alucinaciones.
Sin embargo, la privación total y prolongada del sueño puede ser fatal. Si bien se ha informado en humanos solo de manera anecdótica, un estudio ampliamente citado en ratas realizado por investigadores con sede en Chicago en 1983 mostró que la falta total de sueño conduce inevitablemente 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 Escuela de Medicina de Harvard han identificado un vínculo causal inesperado entre la privación del sueño y el muerte. 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 oxidativas reactivas (ROS) en el intestino.
Cuando a las moscas de la fruta se les administraron compuestos antioxidantes que neutralizan y claras ROS del intestino, las moscas privadas de sueño permanecieron activas y tuvieron una esperanza de vida normal. Experimentos adicionales en ratones confirmaron que las ERO se acumulan en el intestino cuando el sueño es insuficiente.
Los hallazgos, publicados en Cell el 4 de junio, sugieren la posibilidad de que los animales puedan sobrevivir sin dormir bajo ciertas circunstancias. Los resultados abren nuevas vías de estudio para comprender todas las consecuencias de la falta de sueño y algún día pueden informar el diseño de enfoques para contrarrestar sus efectos perjudiciales en los seres humanos, dijeron los autores.
«Tomamos un enfoque imparcial y buscamos en todo el cuerpo en busca de indicadores de daño por la falta de sueño. Nos sorprendió descubrir que era el intestino el que desempeña un papel clave en causar la muerte», dijo la autora principal del estudio, Dragana Rogulja, profesora asistente de neurobiología en el Instituto Blavatnik en HMS.
«Aún más sorprendente, descubrimos que se podía prevenir la muerte prematura. Cada mañana, todos nos reuníamos para mirar las moscas, con incredulidad para ser honestos. Lo que vimos es que cada vez que podíamos neutralizar 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 sentidos sigue siendo un misterio. Casi todos los animales conocidos duermen o exhiben algún tipo de comportamiento similar al sueño. Sin suficiente, se producen graves consecuencias. En los seres humanos, la falta crónica de sueño 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 animales. modelos 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 resultados concluyentes.
Acumulación intestinal
Encabezado por un estudio Los coautores 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 los humanos, para buscar signos de daño causado por el sueño. deprivación 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 a través de sacudidas físicas, por lo que el equipo recurrió a métodos más sofisticados. Manipularon genéticamente 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 se alojaron a 29 grados C (84 grados F), la proteína indujo a las neuronas a permanecer constantemente activas, lo que impidió que las moscas durmieran.
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 hasta aproximadamente 40 días en las mismas condiciones ambientales.
Debido a que la mortalidad aumentó alrededor del día 10, los investigadores buscaron marcadores de células daños en ese día y los anteriores. La mayoría de los tejidos, incluso en el cerebro, eran indistinguibles entre moscas privadas de sueño y moscas no privadas, con una notable excepción.
Los intestinos de las moscas privadas de sueño tenían una acumulación dramática de ROS altamente reactivos, que contienen oxígeno. moléculas 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 10 de la privación del sueño, y cuando se detuvo la privación, los niveles de ROS disminuyeron.
Experimentos adicionales confirmaron que las ROS se acumulan en el intestino solo de aquellos animales que experimentaron una pérdida sostenida del sueño, 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 analizamos los marcadores de daño y muerte celular , el único tejido que realmente se destacó fue el intestino», dijo Vaccaro. «Recuerdo que cuando hicimos el primer experimento, bajo el microscopio se notaba de inmediato que había una diferencia sorprendente. Eso casi nunca sucede en la investigación de laboratorio».
El equipo también examinó si la acumulación de ROS ocurre en otros especies utilizando una estimulación mecánica suave y continua para mantener a los ratones despiertos hasta 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, pero no en otros órganos, un hallazgo consistente con las observaciones en moscas.
Rescate de la muerte
Para averiguar si las ROS en el intestino desempeñan 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 conocidas por neutralizar las ROS. e identificó 11 que, cuando se administraron como complemento alimenticio, permitieron que las moscas privadas de sueño tuvieran una vida normal o casi normal. Estos compuestos, como la melatonina, el ácido lipoico y el NAD, fueron particularmente efectivos para eliminar las ERO del intestino. En particular, la suplementación no prolongó 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 producir en exceso enzimas antioxidantes en sus intestinos. Estas moscas tenían una esperanza de vida normal o casi normal cuando no dormían, lo que no era el caso de las moscas de control que producían enzimas antioxidantes en exceso en el sistema nervioso.
Los resultados demuestran que la acumulación de ROS en el intestino juega un papel central causante de 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 provoca la acumulación de ROS en el intestino, y por qué esto es letal «, dijo Kaplan Dor. «La privación del sueño podría afectar directamente al 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 altos niveles de ROS tienen efectos sistémicos, o alguna combinación de estos».
Se sabe que la falta de sueño 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 asociaciones potenciales entre la alimentación y la muerte. Descubrieron que algunas moscas privadas de sueño comían más a lo largo del día en comparación con los 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 subsiguientes alteraciones fisiológicas. .
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 duerme menos de las siete horas recomendadas por noche, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU., y la falta de sueño es una parte normal de la vida de muchas personas en todo el mundo.
«Muchos de nosotros sufrimos una falta de sueño crónica. Incluso si sabemos que quedarse despierto hasta tarde todas las noches es malo, aún lo hacemos», dijo Rogulja. «Creemos que hemos identificado un problema central que, cuando se elimina, permite la supervivencia sin dormir, al menos en las moscas de la fruta».
«Necesitamos entender la biología de cómo la privación del sueño daña el cuerpo, para que podamos encontrar maneras de prevenir este daño», dijo.
Explore más
La falta de sueño no es necesariamente fatal para las moscas Más información: Cell (2020). DOI: 10.1016/j.cell.2020.04.049 Información de la revista: Cell
Proporcionado por la Escuela de Medicina de Harvard Cita: Estudio de la mosca de la fruta revela un vínculo entre el intestino y la muerte by sleep deprivation (4 de junio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-fruit-reveals-link-gut-death.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.