Nuevos detalles sobre cómo la melatonina activa el sueño

Aunque es ampliamente conocida como la "hormona del sueño", el papel exacto de la melatonina en el sueño está lejos de ser completamente comprendido. Sabemos de muchos vínculos entre la melatonina y el sueño: los niveles de la hormona aumentan durante la noche y disminuyen durante el día, regulados por los mismos ritmos circadianos que ayudan a controlar el sueño. Las interrupciones en los niveles de melatonina van de la mano con problemas para dormir. Pero, ¿cómo influye exactamente la melatonina en el sueño y en nuestros ciclos de sueño y vigilia? Eso es algo que no entendemos del todo. Los científicos de Caltech trataron de aprender más sobre el papel preciso de la melatonina en el sueño y recientemente compartieron sus resultados. Sus hallazgos arrojan nueva luz sobre cuán importante es la melatonina para dormir, y cómo puede funcionar para dormir.

Para explorar en detalle los efectos de la melatonina en el sueño, los investigadores investigaron las funciones relacionadas con el sueño de la melatonina en larvas de pez cebra. Estos pequeños organismos tienen un ciclo circadiano similar a los humanos. Están despiertos durante el día y duermen por la noche, durante los cuales los niveles de melatonina están en su punto más alto. Los investigadores compararon los patrones de sueño-vigilia de larvas de pez cebra normales con larvas de pez cebra que no podían producir melatonina debido a una mutación genética. Las larvas de peces con deficiencia de melatonina durmieron significativamente menos que sus homólogos productores de melatonina, alrededor de la mitad del tiempo. Las larvas de peces sin melatonina también tardaron el doble en quedarse dormidas.

Los investigadores dieron un paso más y evitaron temporalmente que las larvas normales de pez cebra produjeran melatonina al dañar las células de su glándula pineal. (La glándula pineal es también donde se produce la melatonina en humanos.) Sin la capacidad de generar melatonina, las larvas de pez cebra mostraron cambios drásticos en sus patrones de sueño. Comenzaron a dormir la misma cantidad reducida que las larvas de peces mutadas genéticamente, casi la mitad de lo que habían dormido cuando pudieron producir melatonina. Cuando los investigadores dejaron de impedir que las larvas de peces produjeran melatonina y comenzaron a producirla de nuevo de forma natural, su sueño volvió a sus niveles normales.

Estos resultados sugieren fuertemente que hay un papel directo para la melatonina tanto para conciliar el sueño como para dormir durante una duración normal y saludable durante toda la noche.

Los investigadores también analizaron cómo funcionaba la melatonina en relación con los relojes circadianos de las larvas de pez cebra y sus ciclos de sueño y vigilia. Primero expusieron tanto las larvas de pez cebra normales como las larvas de pez cebra genéticamente mutadas a un patrón regular de día y noche: 14 horas de luz y 10 horas de oscuridad. Esto estableció las larvas con relojes circadianos que operaban en sincronía con la luz y la oscuridad. Luego movieron ambos tipos de larvas de peces a un ambiente de completa oscuridad. El pez que produjo melatonina mantuvo naturalmente su ciclo circadiano normal de sueño y vigilia, incluso en ausencia de exposición rutinaria a la luz.

Pero el pez cebra mutado genéticamente, que era incapaz de producir cualquier melatonina, perdió todo patrón circadiano o ritmo de sueño. Sin melatonina, las larvas de pez no podían mantener ciclos circadianos de sueño y vigilia. Esto fue una sorpresa para los investigadores, y sugiere fuertemente que la melatonina no solo es útil y útil para los ciclos circadianos del sueño-vigilia, sino que es esencial para ellos.

Trabajando con este entendimiento, que la melatonina es necesaria para que los ciclos circadianos del sueño funcionen, los investigadores buscaron aprender cómo la melatonina ejerce esta influencia reguladora. Investigaron la relación entre la melatonina y la adenosina, un neurotransmisor que en los humanos se cree que juega un papel importante en el sistema de sueño homeostático del cuerpo: nuestro impulso interno para dormir. En los humanos, los niveles de adenosina aumentan en el cerebro durante todo el día. Esta acumulación de adenosina se asocia con una mayor sensación de cansancio y necesidad de dormir. Los niveles de adenosina disminuyen durante el sueño.

Los investigadores dieron tanto larvas normales de pez cebra como dosis de larva deficiente en melatonina de un fármaco que estimulaba la adenosina. Los dos grupos de peces reaccionaron de maneras muy diferentes. La adenosina no tuvo efecto sobre las larvas de pez cebra normales. Pero entre las larvas de peces con deficiencia de melatonina, los investigadores observaron cambios significativos en su sueño. Las larvas de peces mutadas genéticamente comenzaron a dormir normalmente, en patrones como los peces que fueron capaces de producir melatonina.

Esta fase de su experimento sugiere que una función de la melatonina puede ser ayudar a desencadenar la acumulación de adenosina en el cerebro que a su vez lleva a sentir la necesidad de dormir.

Estos hallazgos también sugieren que la melatonina puede ser un puente entre los dos poderosos sistemas que gobiernan el sueño: el sistema circadiano y el sistema de sueño homeostático. Sabemos que estos dos sistemas ejercen influencia sobre el sueño y juntos crean nuestro ciclo básico de 24 horas de un período prolongado y consolidado de sueño seguido de un período prolongado de vigilia. Pero la ciencia aún tiene que establecer o descubrir un vínculo directo y concreto entre estos dos sistemas. Esta investigación ofrece muchos detalles sobre cómo la melatonina puede funcionar en nombre del sueño, así como la primera evidencia de una conexión directa entre nuestros dos sistemas de sueño.

A continuación, examinaremos avances científicos recientes para comprender cómo la melatonina puede influir en la salud y la enfermedad, y nuevas posibilidades terapéuticas para la melatonina.

Dulces sueños,

Michael J. Breus, PhD

El Sleep Doctor ™

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