En los últimos años ha habido una abundante investigación sobre la genética del ritmo circadiano, pero se sabe mucho menos acerca del papel que juegan los genes en otros parámetros del sueño, como los que regulan la cantidad de horas que precisa el organismo para reponerse. Gracias al estudio de una familia con varios miembros que requieren significativamente menos horas de sueño que el promedio, un equipo de investigadores ha identificado un nuevo gen que creen que tiene un impacto directo en cuánto necesita dormir una persona. Sus hallazgos se publican esta semana en la revista Neuron.
“Es notable que sepamos muy poco sobre el sueño, dado que una persona pasa de media un tercio de su vida durmiendo”, afirma el autor Louis Ptáček, neurólogo de la Universidad de California, en San Francisco (UCSF). “Esta investigación abre una nueva y emocionante frontera que nos permite diseccionar la complejidad de los circuitos en el cerebro y los diferentes tipos de neuronas que intervienen en el sueño y la vigilia”.
La familia cuyo ADN condujo a la identificación de este gen es una de las que tanto Ptáček como el genetista de la citada universidad, Ying-Hui Fu, estudian y que cuenta con varios miembros que funcionan con normalidad con solo seis horas de sueño.
El gen, ADRB1 se identificó mediante estudios de ligamiento genético y secuenciación completa del exoma que revelaron una variante novedosa y muy rara.
El primer paso para descifrar el papel de la variante genética implicaba estudiar su proteína en el laboratorio. “Queríamos determinar si las mutaciones causaron alguna alteración funcional en comparación con el tipo salvaje”, dice Fu. “Descubrimos que este gen codifica para el receptor adrenérgico ß1, y que la versión mutada de la proteína es mucho menos estable, alterando la función del receptor. Esto sugiere que probablemente tendría consecuencias funcionales en el cerebro“.
Investigación del sueño en ratones
Después, los investigadores realizaron una serie de experimentos en ratones que portaban una versión mutada del gen. Descubrieron que estos ratones dormían de media 55 minutos menos que los ratones normales (en el caso de los seres humanos portadores del gen serían dos horas menos).
Un análisis posterior mostró que el gen se expresaba en altos niveles en la protuberancia dorsal, una parte del tronco encefálico involucrado en actividades subconscientes como la respiración y el movimiento de los ojos, así como el sueño.
Además, descubrieron que las neuronas ADRB1 normales en esta región eran más activas no solo durante la vigilia, sino también durante el sueño REM. Sin embargo, permanecieron silentes durante el sueño no REM. Además, descubrieron que las neuronas mutadas eran más activas que las neuronas normales, con lo que probablemente contribuyen a acortar el sueño.
“Otra forma de confirmar el papel de la proteína fue mediante el uso de la optogenética“, explica Fu. “Cuando usamos la luz para activar las neuronas ADRB1 los ratones se despertaron inmediatamente del sueño”.
Limitaciones del estudio
Ptáček reconoce las limitaciones del uso de ratones para estudiar el sueño. Una de ellas es que los ratones exhiben diferentes patrones de sueño que los humanos, como su patrón de sueño fragmentado frente al sueño continuo. “Pero también es un desafío estudiar el sueño en humanos, porque el sueño es tanto un comportamiento y una función biológica”, dice. “Tomamos café y nos quedamos despiertos hasta tarde y hacemos otras cosas que van en contra de nuestras tendencias biológicas naturales”.
Los investigadores planean estudiar la función de la proteína ADRB1 en otras partes del cerebro. También están buscando en otras familias genes adicionales que probablemente sean importantes. “Dormir es complicado”, señala Ptáček. “No creemos que haya un único gen o una región del cerebro que le indique a nuestros cuerpos que duerman o se despierten. Esta es solo una de las muchas partes”.
Fu agrega que el trabajo eventualmente puede tener aplicaciones para desarrollar nuevos tipos de medicamentos para controlar el sueño y la vigilia. “Dormir es una de las cosas más importantes que hacemos”, afirma. “No dormir lo suficiente está relacionado con un aumento en la incidencia de muchas afecciones, como cáncer, enfermedades autoinmunes, cardiovasculares y Alzheimer”.
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