I primi segni di sonno insufficiente sono universalmente familiari. C’è stanchezza e stanchezza, difficoltà di concentrazione, forse irritabilità o persino risatine stanche. Molte meno persone hanno sperimentato gli effetti della privazione prolungata del sonno, tra cui disorientamento, paranoia e allucinazioni.
La privazione totale e prolungata del sonno, tuttavia, può essere fatale., Mentre è stato riportato negli esseri umani solo aneddoticamente, uno studio ampiamente citato nei ratti condotto da ricercatori con sede a Chicago nel 1989 ha dimostrato che una totale mancanza di sonno porta inevitabilmente alla morte. Eppure, nonostante decenni di studi, una domanda centrale è rimasta irrisolta: perché gli animali muoiono quando non dormono?
Ora, i neuroscienziati della Harvard Medical School (HMS) hanno identificato un nesso causale inaspettato tra privazione del sonno e morte prematura.,
In uno studio sui moscerini della frutta privi di sonno, pubblicato su Cell il 4 giugno, i ricercatori hanno scoperto che la morte è sempre preceduta dall’accumulo di molecole note come specie ossidative reattive (ROS) nell’intestino.
Quando ai moscerini della frutta sono stati somministrati composti antiossidanti che neutralizzano e eliminano il ROS dall’intestino, le mosche prive di sonno sono rimaste attive e hanno avuto una durata di vita normale. Ulteriori esperimenti sui topi hanno confermato che i ROS si accumulano nell’intestino quando il sonno è insufficiente.
I risultati suggeriscono la possibilità che gli animali possano effettivamente sopravvivere senza dormire in determinate circostanze., I risultati aprono nuove vie di studio per comprendere tutte le conseguenze del sonno insufficiente e potrebbero un giorno informare la progettazione di approcci per contrastare i suoi effetti dannosi negli esseri umani, hanno detto gli autori.
” Abbiamo preso un approccio imparziale e cercato in tutto il corpo per gli indicatori di danno da privazione del sonno. Siamo rimasti sorpresi di scoprire che è stato l’intestino a svolgere un ruolo chiave nel causare la morte”, ha detto l’autore senior dello studio Dragana Rogulja, assistente professore di neurobiologia nell’Istituto Blavatnik presso HMS.,
” Ancora più sorprendente, abbiamo scoperto che la morte prematura potrebbe essere prevenuta. Ogni mattina, ci riunivamo tutti intorno a guardare le mosche, con incredulità ad essere onesti. Quello che abbiamo visto è che ogni volta che potevamo neutralizzare il ROS nell’intestino, potevamo salvare le mosche”, ha detto Rogulja.
Gli scienziati hanno studiato a lungo il sonno, un fenomeno che sembra essere fondamentale per la vita, ma che per molti versi rimane misterioso. Quasi ogni animale conosciuto dorme o esibisce una qualche forma di comportamento simile all’insonnia. Senza abbastanza di esso, gravi conseguenze ne derivano., Nell’uomo, il sonno insufficiente cronico è associato a malattie cardiache, diabete di tipo 2, cancro, obesità, depressione e molte altre condizioni.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che la restrizione prolungata e totale del sonno può portare a morte prematura nei modelli animali. Gli sforzi per rispondere a come la privazione del sonno culmina nella morte si sono concentrati principalmente sul cervello, dove il sonno ha origine, ma nessuno ha dato risultati conclusivi.,
Gut accumulation
Guidato dai co-primi autori dello studio Alexandra Vaccaro e Yosef Kaplan Dor, entrambi borsisti di ricerca in neurobiologia presso HMS, il team ha effettuato una serie di esperimenti sui moscerini della frutta, che condividono molti geni che regolano il sonno con gli esseri umani, per cercare segni di danni causati dalla privazione del sonno in tutto Per monitorare il sonno, i ricercatori hanno utilizzato raggi infrarossi per monitorare costantemente il movimento delle mosche alloggiati in singoli tubi.
Hanno scoperto che le mosche possono dormire attraverso lo scuotimento fisico, quindi il team si è rivolto a metodi più sofisticati., Hanno geneticamente manipolato i moscerini della frutta per esprimere una proteina sensibile al calore in neuroni specifici, la cui attività è nota per sopprimere il sonno. Quando le mosche erano alloggiate a 29 gradi Celsius (84 gradi Fahrenheit), la proteina induceva i neuroni a rimanere costantemente attivi, impedendo così alle mosche di dormire.
Dopo 10 giorni di privazione del sonno indotta dalla temperatura, la mortalità è aumentata tra i moscerini della frutta e tutti sono morti intorno al giorno 20. Le mosche di controllo che avevano un sonno normale vivevano fino a circa 40 giorni nelle stesse condizioni ambientali.,
Poiché la mortalità è aumentata intorno al giorno 10, i ricercatori hanno cercato marcatori di danno cellulare in quello e nei giorni precedenti. La maggior parte dei tessuti, incluso il cervello, erano indistinguibili tra mosche prive di sonno e non private, con una notevole eccezione.
Le viscere delle mosche prive di sonno hanno avuto un drammatico accumulo di molecole ROS-altamente reattive, contenenti ossigeno che in grandi quantità possono danneggiare il DNA e altri componenti all’interno delle cellule, portando alla morte cellulare. L’accumulo di ROS ha raggiunto il picco intorno al giorno 10 della privazione del sonno e, quando la privazione è stata interrotta, i livelli di ROS sono diminuiti.,
Ulteriori esperimenti hanno confermato che il ROS si accumula nell’intestino solo di quegli animali che hanno subito una perdita di sonno sostenuta e che l’intestino è effettivamente la principale fonte di questo ROS apparentemente letale.
“Abbiamo scoperto che le mosche prive di sonno stavano morendo allo stesso ritmo, ogni volta, e quando abbiamo esaminato i marcatori di danno cellulare e morte, l’unico tessuto che si è distinto era l’intestino”, ha detto Vaccaro. “Ricordo che quando abbiamo fatto il primo esperimento, si poteva immediatamente dire al microscopio che c’era una differenza sorprendente. Questo non accade quasi mai nella ricerca di laboratorio.,”
Il team ha anche esaminato se l’accumulo di ROS si verifica in altre specie utilizzando una stimolazione meccanica dolce e continua per mantenere i topi svegli fino a cinque giorni. Rispetto agli animali di controllo, i topi privi di sonno avevano livelli elevati di ROS nell’intestino tenue e crasso ma non in altri organi, un risultato coerente con le osservazioni nelle mosche.
Death rescue
Per scoprire se i ROS nell’intestino svolgono un ruolo causale nella morte indotta dalla privazione del sonno, i ricercatori hanno deciso di determinare se prevenire l’accumulo di ROS potrebbe prolungare la sopravvivenza.,
Hanno testato dozzine di composti con proprietà antiossidanti note per neutralizzare il ROS e identificato 11 che, se somministrati come integratore alimentare, permettevano alle mosche prive di sonno di avere una durata normale o quasi normale. Questi composti, come la melatonina, l’acido lipoico e il NAD, sono stati particolarmente efficaci nel eliminare il ROS dall’intestino. In particolare, l’integrazione non ha esteso la durata della vita delle mosche non private.
Il ruolo della rimozione del ROS nella prevenzione della morte è stato ulteriormente confermato da esperimenti in cui le mosche sono state geneticamente manipolate per sovrapprodurre enzimi antiossidanti nelle loro viscere., Queste mosche avevano una durata di vita normale o quasi normale quando erano prive di sonno, il che non era il caso delle mosche di controllo che producevano in eccesso enzimi antiossidanti nel sistema nervoso.