«Sandman», la proteína que cortocircuita el sueño y nos despierta
Investigadores británicos han logrado manipular el interruptor interno del sueño en moscas
Sueño y vigilia están regulados por sistemas circadianos y homeostáticos que interactúan entre sí. El circadiano permite anticipar los cambios externos cíclicos causados por la rotación de la Tierra, como día y noche. El segundo, el homeostático, o de equilibrio interno, detecta los cambios nos inducen a dormir o a despertarnos según las necesidades del organismo. El descubrimiento de los mecanismos de control circadiano del sueño en la mosca de fruta (Drosophila) ha sido uno de los triunfos de la genética. Sin embargo, los secretos del sistema homeostático están aún por desvelar. Aunque puede que se haya dado el primer paso para lograrlo utilizando de nuevo a esta mosca tan útil en el laboratorio.
Investigadores de Oxford (Reino Unido) han descubierto el mecanismo que hace despertar a estos dípteros y, presumiblemente, también a los humanos. Lo publica la revista «Nature» . «El reloj circadiano permite anticipar cambios predecibles en el medio ambiente causados por la rotación de la tierra, lo que facilita el sueño, pero no ayuda a explicar los motivos por los que es necesario dormir», aclara Gero Miesenbock, que lidera la investigación. Miesenbock recibió en junio el premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento por su contribución a una novedosa y útil técnica para el estudio del cerebro, la optogenética.
Precisamente con esta técnica que permite activar y desactivar neuronas por medio de luz láser, los investigadores han logrado manipular el interruptor interno del sueño. «Manipular ese interruptor nos ha permitido de descubrir cómo funciona», explican. Las neuronas que controlan el sueño en la mosca se mantienen activas gracias a una proteína de su membrana que han llamado «Sandman», en honor al personaje de la cultura anglosajona que visita cada noche a la gente mientras duerme. Igual que ocurre en la vieja tradición, mientras la proteína Sandman está en el interior de las neuronas que controlan el sueño, las moscas permanecen dormidas.
Sandman es en realidad una compuerta (canal iónico) que permite que las neuronas estén eléctricamente activas al facilitar el paso de iones que generan pequeñas corrientes eléctricas, el lenguaje que utilizan las neuronas para comunicarse y funcionar. Pero para eso tiene que estar situado en la membrana de las células
En presencia del neurotransmisor dopamina (el mismo que está implicado en la motivación y es fundamental para el movimiento, dos condiciones que se dan cuando estamos despiertos, por cierto), Sandman se se mueve desde el interior de las neuronas que mantienen el sueño a su membrana. Cuando esto ocurre, se cierra la compuesta que generaba las pequeñas corrientes eléctricas y se produce un cortocircuito que apaga las neuronas que mantienen el sueño, lo que hace que la mosca de la fruta se despierte.
"Se trata de un dispositivo similar al del termostato de la calefacción que hay en la pared de su sala de estar. Pero en lugar de medir la temperatura y conectar el calor cuando hace demasiado frío, este dispositivo [Sandman] se enciende cuando la necesidad de sueño supera un punto de referencia", explica Jeff Donlea, uno de los autores principales.
"La pregunta mil millones es: ¿cuál es el equivalente a la temperatura en este sistema [que regula el sueño]? En otras palabras, ¿qué mide el termostato del sueño? Si supiéramos la respuesta, estaríamos un paso de gigante más cerca de desentrañar el misterio del sueño", aclara Miesenbock.
Este termostato del sueño probablemente ayude a responder a una pregunta que intriga a los neurocientíficos desde hace tiempo: ¿Para qué dormimos? "La explicación probablemente vendrá de la comprensión de este segundo controlador del sueño -llamado homeostático-. El homeostato mide algo que ocurre en nuestro cerebro cuando estamos despiertos, pero no se sabe exactamente qué es ese algo. Y cuando algo llega a un determinado límite, sentimos necesidad de dormir. El sistema se reinicia durante el sueño, y el ciclo comienza de nuevo al despertar", aclara Miesenbock.
En realidad, los neurocientíficos sí que tienen algunas pistas dese hace tiempo sobre ese algo que se acumula, como explicaba a ABC la doctora Isabel de Andrés, del departamento de Neuroanatomía de la Universidad Autónoma de Madrid: Durante el día, con la actividad de las células cerebrales (neuronas y glía) se acumula adenosina, un producto metabólico con múltiples funciones, entre ellas la de regular el ciclo sueño/vigilia por sus efectos sedantes. A medida que transcurre la jornada, la adenosina se va acumulando en el cerebro hasta un nivel crítico, a partir del cual aparecen las ganas de dormir. Con el descanso nocturno la adenosina «desaparece» [el reinicio al que hace referencia Miesenbock] y se disipa el sueño.
Los investigadores británicos creen que este mecanismo que acaban de descubrir probablemente estará también presente en humanos. Este es otro gran paso para el estudio del sueño, pero ahora el reto es demostrar que funciona de igual forma en mamíferos y, en concreto, en nuestra especie.
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