Un grupo de científicos de la Universidad de Harvard realizó un estudio sobre el sueño en moscas. La investigación reveló que la privación de sueño causa la muerte de algunas células del intestino a raíz de la acumulación de radicales libres, desencadenando la muerte prematura en moscas y ratones.
Publicado en El Mostrador el 10 de marzo de 2022
Escrito por Javier Cavieres Lepe
“Si no volvemos a dormir, mejor -decía José Arcadio Buendía, de buen humor-. Así nos rendirá más la vida”. Esta icónica frase pertenece a uno de los fragmentos más famosos del libro “Cien años de soledad” de Gabriel García Márquez. Los habitantes de Macondo, la aldea en torno a la cual se construye la historia de este libro, era afectada por una contagiosa “peste del insomnio”. Quienes padecían la enfermedad no mostraban cansancio alguno, sin embargo, tenían una pérdida de memoria que los llevaba a olvidar sus recuerdos desde la infancia hasta sus propios nombres.
Los habitantes de Macondo afectados por esta peste hicieron extensas cuarentenas en sus hogares con la finalidad de no contagiar a las personas sanas. Finalmente, Melquiades, un gitano alquimista, lograría recuperar la memoria de quienes padecían la enfermedad dándoles un brebaje y librando a Macondo de esta peste.
Aún cuando esta historia literaria es propia del realismo mágico, existen casos de humanos que han pasado largo tiempo sin dormir. En el año 1964, el norteamericano Randy Gardner por simple diversión se mantuvo despierto libre de estimulantes durante once días ostentando el récord mundial de ser la persona que más tiempo ha pasado sin dormir.
Mientras se mantuvo despierto, Randy manifestó tener alucinaciones, ansiedad, dificultades para concentrarse y problemas de memoria a corto plazo. Estos síntomas también se han descrito en quienes padecen el trastorno de insomnio familiar letal, una enfermedad poco frecuente en la cual las personas llegan a estar privadas de sueño por tres a cuatro semanas. A pesar de que quienes padecen esta enfermedad fallecen de forma prematura, pareciera que el insomnio no es la principal causa de su deceso, lo que plantea la pregunta sobre qué tan esencial es el sueño para la vida.
Desde hace más de cuarenta años, diversos grupos de investigación se han interesado en entender la función del sueño y qué les sucede a los organismos en ausencia de este. En la actualidad, se conoce que el sueño es importante para el metabolismo y el funcionamiento del sistema cardiovascular, inmune y nervioso. Junto con ello, estudios en ratones y moscas han revelado que estos animales no son capaces de vivir más de cuatro semanas sin dormir indicando que el sueño es esencial para su sobrevivencia.
De forma sorprendente, el cerebro de estos animales -órgano clave para la regulación del sueño- no presenta alteraciones mayores que permitan explicar el fallecimiento de los ratones y moscas en extensos periodos sin dormir. Pero si no es mediante el cerebro, ¿de qué manera el sueño es esencial para la sobrevivencia?
Un viaje inesperado por el intestino de las moscas
Esta pregunta fue la que, de forma reciente, buscaron responder un grupo de científicos liderados por Dragana Rogulja en la Universidad de Harvard. Como modelo de estudio utilizaron a Drosophila melanogaster o la mosca del vinagre, que recibe este nombre porque suele merodear algunas frutas maduras.
Para estudiar el sueño en condiciones de laboratorio, estas moscas son situadas en tubos dotados con una luz infrarroja que detecta sus movimientos: si una mosca está dormida, no cruzará esta luz y se registrará como un episodio de sueño. Así, se ha observado que al igual que los humanos, estas moscas duermen principalmente en la noche y durante la tarde tienen algunos episodios de siesta.
En un inicio, los investigadores buscaron una metodología de privación de sueño. Para ello, utilizaron moscas modificadas genéticamente para que un grupo de sus neuronas previamente asociadas con la pérdida de sueño, se activaran por calor. Al aumentar la temperatura, las neuronas se activaban y las moscas no dormían mientras que, al bajarla, las moscas dormían normalmente. Como se esperaba, al mantener la temperatura elevada por tres a cuatro semanas, la mayoría de las moscas disminuía de forma considerable su esperanza de vida, validando esta metodología para el estudio de privación de sueño.
El siguiente paso fue evaluar de qué manera los extensos periodos sin dormir causaban la muerte de las moscas. Estudios previos sugerían que el sueño actúa como regulador de los niveles de las especies reactivas de oxigeno (ROS, sigla en ingles) en diferentes tejidos. Estas especies reactivas -también conocidas como radicales libres- son moléculas inestables que se forman producto del metabolismo de compuestos que contienen oxígeno. Los radicales libres al acumularse en las células pueden producir su muerte o bien, dañar otras moléculas. Debido a esto, los investigadores posicionaron a los radicales libres como un posible responsable en la muerte prematura de las moscas privadas de sueño.
Para probar esta hipótesis, separaron a las moscas en dos grupos: uno privado de sueño y otro en que dormían normalmente, y luego, examinaron los niveles de ROS en diferentes órganos de las moscas de ambos grupos. Para ello, utilizaron un marcador que cambiaba de color al acumularse radicales libres en los tejidos.
Las diferencias fueron notables: mientras que las moscas que durmieron normalmente no presentaron cambios en los niveles de ROS en sus diferentes tejidos, el grupo privado de sueño tenía niveles elevados en el intestino, pero no en otros tejidos como el cerebro. A su vez, esta acumulación de especies reactivas favoreció un incremento de moléculas tóxicas, un daño en el ADN y la muerte de algunas células del intestino. De forma interesante, cuando a las moscas privadas sueño se les permitió dormir, los niveles de radicales libres en el intestino retomaron sus niveles normales, confirmando que el déficit de sueño era el responsable de esta acumulación.
Salvando la vida de las moscas
La siguiente pregunta era determinar si la acumulación de ROS era causante de la muerte de las moscas. Para ello, separaron a los animales en dos grupos: uno al cual le suplementaron la comida con antioxidantes conocidos por neutralizar los radicales libres, tales como el ácido lipoico -comúnmente encontrado en la espinaca o el brócoli- y otro que no recibió este suplemento. Las diferencias fueron concluyentes. Aún cuando ambos grupos fueron sometidos a la privación de sueño, el que recibió antioxidantes aumentó dos veces su promedio de esperanza de vida en relación con el que no recibió dicho suplemento.
Para complementar este hallazgo, los investigadores utilizaron moscas modificas genéticamente que en su intestino tenían elevados niveles de enzimas antioxidantes, es decir, las proteínas encargadas de regular la acumulación de ROS en las células. Como se esperaba, las moscas privadas de sueño, pero con mayores niveles de enzimas antioxidantes vivían cerca de 40 días, lo que corresponde al promedio que vive normalmente una mosca sin privación de sueño.
De forma notable, esto no ocurrió al utilizar moscas que tenían una mayor cantidad de enzimas antioxidantes en el cerebro, confirmando que los radicales libres del intestino son los responsables de la muerte prematura en las moscas privadas de sueño.
Más allá de las moscas
Los experimentos realizados en moscas fueron concluyentes respecto al rol de los radicales libres en la sobrevivencia. Pero, ¿ocurre lo mismo en mamíferos?
Para evaluar esto, los investigadores utilizaron ratones, los que fueron separados en dos grupos: unos fueron alojados en una caja con una barra que rotaba de forma continua de modo que los animales estaban en permanente movimiento y, por lo tanto, no dormían, y los otros se hospedaron en una caja en que dormían de forma normal. Utilizando un marcador de radicales libres, observaron que solo el grupo privado de sueño presentaba elevados niveles de ROS en el intestino delgado desde el segundo día sin dormir. Asimismo, en esta condición, las células del intestino exhibían daño en el ADN y muerte. Por otra parte, otros órganos como el corazón, riñón o el cerebro no presentaron mayor abundancia de ROS en los animales que pasaron extensos periodos sin dormir, confirmando que el efecto de los radicales libres es específico del intestino.
En definitiva, esta investigación revela que la privación de sueño causa la muerte de algunas células del intestino a raíz de la acumulación de radicales libres, desencadenando la muerte prematura en moscas y ratones. A su vez, el uso de antioxidantes previene este daño permitiendo la sobrevivencia en extensos periodos sin dormir. Es importante señalar que estos resultados no implican que el consumo de antioxidantes tales como el vino o el té verde prolonguen la esperanza de vida en humanos. La propia directora de este estudio señala que “a pesar de lo poderosos que fueron los antioxidantes para prevenir la muerte de moscas privadas de sueño, no tuvieron ningún efecto en la extensión de vida de los animales no privados de sueño”.
Esta desconcertante historia de las moscas que no duermen y el asombroso rol del intestino deja múltiples preguntas abiertas. Si los centros reguladores del sueño se encuentran en el cerebro, ¿de qué manera no dormir favorece la acumulación de radicales libres en el intestino? ¿Podría esta acumulación ser responsable de las alteraciones en el metabolismo o el sistema inmune que comúnmente se asocian a los trastornos de sueño? Y si esto efectivamente es así, regular la acumulación de radicales libres, ¿podría atenuar estas alteraciones? Futuras investigaciones deberán abordar estas preguntas.
De momento, debemos conformarnos con tomar un tren en dirección hacia Macondo, en el mundo del realismo mágico de García Márquez, y contarle a la familia Buendía que la peste del sueño está lejos de ser una experiencia positiva. De las moscas sabemos que esta peste podría llevarlos a la muerte a través del intestino.
