Un equipo de científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins ha descubierto un mecanismo crítico que podría tener implicaciones profundas en el tratamiento de trastornos del sueño y el jet lag. Publicado en la revista PLoS Biology, el estudio revela cómo una proteína específica en el sistema visual de los ratones juega un papel crucial en la estabilización de los ritmos circadianos del cuerpo, amortiguando la respuesta cerebral a la luz y potencialmente abriendo nuevas vías para abordar desórdenes relacionados con el ciclo sueño-vigilia.

El equipo de investigación, liderado por Alex Kolodkin, Ph.D., profesor en el Departamento de Neurociencia de Johns Hopkins, y Samer Hattar, Ph.D., jefe de la Sección de Luz y Ritmos Circadianos en el Instituto Nacional de Salud Mental, se centró en la proteína teneurina-3 (Tenm3). Esta proteína, que forma parte de una familia más amplia de proteínas esenciales para el ensamblaje de circuitos en el sistema visual y otros circuitos del sistema nervioso central, parece ser fundamental para la formación de conexiones entre la retina y el núcleo supraquiasmático (NSQ), el centro de control de los ritmos circadianos en el cerebro.

Ubicado en lo profundo del cerebro tanto en ratones como en humanos en el hipotálamo, el núcleo supraquiasmático (NSQ) se encuentra próximo a zonas que regulan la visión y establece conexiones con las células cerebrales que conducen a la retina, la parte del ojo sensible a la luz.

Los investigadores descubrieron que, al alterar genéticamente a los ratones para prevenir la producción de Tenm3, estos animales desarrollaban menos conexiones entre la retina y el NSQ en comparación con los animales con Tenm3 intacto. Sin embargo, los ratones que carecen de Tenm3 desarrollaron una conectividad mucho mayor entre las células del núcleo y la capac de la SCN, donde esta proteína suele localizarse.

Implicaciones para el tratamiento de trastornos del sueño

Para ver como Tenm3 podría estabilizar los ritmos circadianos o someterlos a la interrupción incluso por un poco de luz, los científicos diseñaron un conjunto de experimentos. 

Primero, entrenaron ratones que carecían de Tenm3 en un ciclo de luz/oscuridad de 12 horas y, a continuación, adelantaron seis horas al periodo de oscuridad. Los ratones con Tenm3 intacto tardaron unos cuatro días en reajustar sus ritmos circadianos al cambio, medido por el diagnóstico de patrones de actividad de los ciclos normales del sueño. Sin embargo, los animales sin Tenm3 se ajustaron mucho más rápidamente, en aproximadamente la mitad del tiempo.

Cuando los investigadores realizaron un experimento similar con una luz el doble de tenue que en la prueba anterior, los ratones sin Tenm3 tardaron unos ocho días en ajustar sus ciclos circadianos, pero los ratones sin Tenm3 sólo tardaron unos cuatro días. Incluso un pulso de 15 minutos de luz tenue provocó que los ratones sin Tenm3 -pero no los ratones con la proteína Tenm3 normal- produjeran una sustancia química cerebral que sirve como sustituto de la exposición a la luz, lo que sugiere una mayor sensibilidad a las señales luminosas necesarias para ajustar o reajustar el reloj circadiano.

Estos hallazgos sugieren a los autores que Tenm3 ayuda a conectar el cerebro para mantener ritmos circadianos estables, incluso cuando la exposición a la luz es variable, lo cual tiene implicaciones realmente significativas para la salud humana, especialmente en lo que respecta al tratamiento de trastornos del sueño y el manejo del jet lag. Al comprender mejor el papel de Tenm3 y cómo este facilita la estabilidad de los ritmos circadianos frente a la exposición variable a la luz, los investigadores podrían desarrollar métodos más efectivos para diagnosticar, tratar y prevenir estas condiciones.

Puede acceder al paper de la investigación a través del siguiente enlace:

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3002412

Imagen de portada: Freepik. Resto de imágenes: DALL-E