Todos
hemos experimentado el dolor de cabeza y la miseria física que sentimos
después de un par de noches sin haber dormido suficiente. Pero, ¿por
qué la falta de sueño provoca tal alteración en el cuerpo? Una nueva
investigación, publicada en Science,
explica por qué dormir cumple una función vital. De hecho, no hacerlo
correctamente puede tener consecuencias mucho más graves de lo que
pensamos.
El
resumen: el nuevo estudio ofrece pruebas de que cada noche necesitamos
una cierta cantidad de sueño porque es el tiempo en el que el cerebro
utiliza para desechar sustancias metabólicas tóxicas. Si estas
sustancias se acumularan en el cerebro, destruirían neuronas, causando
potencialmente desórdenes neurodegenerativos.
Una de las muchas funciones del sistema linfático es eliminar residuos del cuerpo. Un fluido llamado linfa
recorre los vasos linfáticos, cubre las células y tejidos del cuerpo,
recolecta desechos celulares y los devuelve al flujo sanguíneo para que
el cuerpo los filtre y elimine.
Pero el cerebro no tiene vasos linfáticos. Tiene su propio ecosistema interno y está rodeado por la llamada barrera hematoencefálica, que controla qué entra y sale del órgano. Este funcionamiento ha sido siempre un misterio para los científicos.
"Dado
que el cerebro tiene una actividad metabólica alta, ¿cómo hace para
eliminar desechos metabólicos de forma efectiva producidos entre las
células?", se pregunta Rashid Deane, investigadora en el University of Rochester Medical Center.
Deane y sus colegas descubrieron el año pasado que el cerebro tiene de hecho su propio sistema de gestión de desechos. Lo bautizaron con el nombre de sistema glinfático, en referencia a las células gliales
que están involucradas en este funcionamiento y en el sistema
linfático. El sistema glinfático está hecho de células gliales con forma
de estrella llamadas astrocitos, que forman una red de conductos de agua que rodean los vasos sanguíneos del cerebro.
El líquido
cerebroespinal llega al cerebro en los conductos que rodean las
arterias. Este fluido atraviesa luego los tejidos del cerebro y se
mezcla con el líquido intersticial
(lleno de residuos) que rodea las células del cerebro. Finalmente, el
líquido cerebroespinal recoge las sustancias en los conductos alrededor
de las venas y sale del cerebro, llevándose consigo los desechos
metabólicos.
La parte
importante es que ahora estos investigadores han descubierto que el
sistema glinfático es responsable de limpiar el cerebro de beta-amiloide,
una molécula que muchos investigadores creen que puede llevar a causar
Alzheimer si se acumula. Es decir, la nueva investigación sugiere que el
Alzheimer puede llegar a producirse si el sistema glinfático no
funciona bien.
De hecho,
los investigadores demostraron que si se eliminan esos conductos de agua
en ratones, el resultado es que la beta-amiloide se acumula en el
cerebro. ¿Cómo lo hicieron?
Dormir para eliminar los residuos
Con
la anterior investigación completa, Deane y sus colegas se preguntaron
si había diferencias en el sistema glinfático cuando estás dormido o despierto. "Mientras
estás despierto, las células cerebrales están en funcionamiento
produciendo desechos, pero luego también necesitan eliminarlos", nos explica Deane. Esta eliminación puede ser dificultosa o ineficiente si el cerebro está recibiendo información.
Adicionalmente,
los científicos habían descubierto antes que los niveles de
beta-amiloide son más altos cuando estamos despiertos que dormidos. Por
un lado, este cambio puede significar que la producción de beta-amiloide
es diferente a otras sustancias mientras dormimos. Por otro, podría
significar que el cerebro simplemente se deshace de los residuos mejor
mientras dormimos.
Para demostrar estas ideas, los investigadores entrenaron a ratones para relajarse y quedarse dormidos en un aparato llamado microscopio de dos fotones,
que puede rastrear en alta resolución el movimiento de tintes a través
del organismo. Una vez los ratones se dormían - algo que los
investigadores sabían por su actividad cerebral - inyectaban una tinta
verde en su líquido cerebroespinal. Después de hora y media, despertaron
a los ratones e inyectaron una tinta roja en el líquido cerebroespinal.
Rastreando los movimientos de ambas tintas, descubrieron que los flujos
de líquido cerebroespinal a través del fluido intersticial - el espacio
entre las células - era solo un 5% cuando estaban despiertos de lo que
era cuando estaban dormidos.
Lo
siguiente: los investigadores decidieron probar si el espacio o líquido
intersticial aumenta durante el sueño, algo que podría explicar el
aumento en el flujo de fluido cerebro espinal. "Si el hueco entre las células es mayor, entonces habría más espacio que fluyera el líquido", explica Deane.
Su
descubrimiento: en el ratón despierto, el espacio intersticial supone
entre un 13 y un 15% del volumen del cerebro. Pero cuando el ratón está
durmiendo, este espacio se incrementa a entre un 22 y un 24%. Los
investigadores no están seguros por qué se incrementa el espacio durante
el sueño, pero su teoría es que las células cerebrales en realidad se
encojen.
Por tanto,
el líquido cerebro espinal y el tamaño del espacio intersticial se
incrementan durante el sueño. ¿Significa esto que el cerebro es capaz de
eliminar más desechos mientras dormimos? Para comprobarlo, inyectaron
beta-amiloide en los cerebros de ratones despiertos y dormidos. Sus
sistema glinfático eliminó los residuos el doble de rápido en los
cerebros de los ratones dormidos que despiertos.
El
Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas están asociadas no
solo con la acumulación de residuos en el cerebro, pero también con la
falta de sueño. Mientras que las investigaciones anteriores de estos
científicos habían sugerido que fallos en el sistema glinfático podrían
ser responsables de enfermedades neurodegenerativas, el estudio actual
sugiere que la falta de sueño es un riesgo adicional. Específicamente,
si alguien no duerme lo suficiente de forma reiterada, la beta-amiloide y
otros residuos podrían acumularse en el cerebro y destruir neuronas, algo que podría acabar resultando en demencia.
"Tanto los fallos en el sistema glinfático como una falta de sueño pueden llevar a un aumento en los residuos en el cerebro", dice Deane.
Las
implicaciones de este nuevo estudio son inmensas, especialmente si se
tiene en cuenta que millones de personas en todo el mundo sufren
problemas de sueño. Hay varios medicamentos que ayudan a dormir, pero
según Deane, nuevos tratamientos podrían ayudar también al cerebro a
eliminar los desechos.
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