Todo se reduce a las mitocondrias

• Investigaciones recientes sugieren que el verdadero origen bioquímico de la “somnolencia y la necesidad de dormir” está profundamente relacionado con las mitocondrias.
• A través de estudios de regiones cerebrales de insectos, se confirmó que en condiciones de falta de sueño aumenta la expresión de genes relacionados con la función mitocondrial y la transmisión sináptica.
• Se encontró que los cambios en el transporte de electrones dentro de las mitocondrias se conectan directamente con la inducción de señales de sueño.
• Se sugiere que la propia respiración con oxígeno inevitablemente induce un estado de sueño en el que las mitocondrias del sistema nervioso necesitan recuperarse.
• Tanto el sueño como el hambre muestran una estrecha asociación con el equilibrio energético y los procesos de control mitocondrial.

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El verdadero origen del sueño: las mitocondrias

Por mucho tiempo no se aclaró por qué es imprescindible dormir ni cuál es el verdadero origen bioquímico de la sensación de “tengo sueño y quiero acostarme”. A nivel celular se observan muchos cambios, pero ha habido confusión sobre si esos cambios son las causas que desencadenan la necesidad de sueño o sus consecuencias. Esa ambigüedad causal es un problema común en el área biomédica, similar a la relación entre la enfermedad de Alzheimer y la acumulación de amiloide.

Rol de las mitocondrias revelado en modelos de insectos

Científicos han mostrado que la región cerebral de la mosca (especialmente el dorsal fan-shaped body) cumple un papel central en la regulación del sueño. En un estudio reciente, se indujo privación de sueño en las neuronas de esta zona y se realizó un análisis a nivel de célula única. De un aumento en la expresión de 122 genes, los cambios relacionados con la función mitocondrial y la transmisión sináptica fueron los más destacados. En un examen detallado dentro de las células, se observó que cuanto más grave era la falta de sueño, aumentaban la fragmentación mitocondrial, la mitofagia (reciclaje mitocondrial) y el contacto directo entre mitocondrias y retículo endoplásmico. Se cree que este contacto con el retículo sirve para reponer nuevos lípidos dañado por el estrés oxidativo.

Conexión directa entre cambios en el transporte de electrones y señales de sueño

El equipo llevó a cabo varios experimentos que alteraban artificialmente el proceso de transporte de electrones dentro de la mitocondria. Se observó que la fluctuación de este proceso se conecta directamente con el proceso de inducción del sueño de esas neuronas. En situaciones de falta de sueño, la actividad constante de las mitocondrias conduce a un aumento de la fisión, el reciclaje mitocondrial y sugiere que la acumulación de electrones es finalmente el factor más fundamental que determina la “necesidad de dormir”.

Relación inevitable entre respiración de oxígeno y sueño

El artículo enfatiza que la propia respiración aeróbica es el costo necesario para recuperar las mitocondrias del sistema nervioso, es decir, para un estado de sueño. En humanos, en pacientes con disfunción mitocondrial, la “fatiga extrema” se informa comúnmente como síntoma principal, y esta fatiga típicamente no mejora con un “sueño reparador”.

Equilibrio energético, mitocondrias y el vínculo entre sueño y hambre

El equipo de investigación enfatiza que, por ello, tanto el sueño como el hambre están conectados con el equilibrio energético de las mitocondrias. Los organismos que realizan respiración aeróbica siempre regulan el suministro de combustible mitocondrial y, en particular, el tiempo de descanso y recuperación de las mitocondrias del sistema nervioso. Los investigadores lo expresan de forma elegante: “El flujo de electrones que atraviesa la cadena respiratoria se asemeja a la arena cayendo de un reloj de arena, porque decide cuándo se debe restablecer el equilibrio”. Además de este proceso, hay otras funciones que se suman al ciclo del sueño (por ejemplo, la formación de recuerdos), pero se propone que la función mitocondrial es la base más fundamental de todo el sueño. En conclusión, cualquier organismo que consume oxígeno no puede evitar que “necesite dormir”.