Un estudio dirigido por científicos de la Universidad de California en Berkeley identificó el circuito neuronal que coordina el sueño con la liberación de la hormona del crecimiento.
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Karem Díaz S.
Dormir profundamente no solo permite recuperar energía. Durante el descanso, el cerebro activa mecanismos que regulan la hormona del crecimiento, una sustancia vinculada con el desarrollo de músculos y huesos, la reparación de tejidos, el metabolismo de las grasas y diferentes funciones cognitivas.
Un equipo de científicos de la Universidad de California en Berkeley identificó un circuito cerebral que ayuda a explicar cómo el sueño controla la liberación de esta hormona y cómo, a su vez, la hormona del crecimiento interviene en la regulación de la vigilia.
La investigación, publicada en la revista científica Cell, se desarrolló mediante experimentos con ratones y permitió observar directamente la actividad de las neuronas implicadas durante las distintas fases del ciclo de sueño y vigilia.
Los resultados ofrecen una explicación biológica sobre por qué la falta de sueño, especialmente de la fase profunda no REM, puede reducir la liberación de la hormona del crecimiento. También proporcionan una base para estudiar tratamientos dirigidos a trastornos del sueño, enfermedades metabólicas y afecciones neurodegenerativas.
Un equilibrio entre el sueño y la hormona del crecimiento
Estudios anteriores habían establecido que el sueño profundo y reparador favorece el aumento de la hormona del crecimiento. Sin embargo, todavía existían dudas sobre los mecanismos cerebrales que coordinan este proceso.
Los investigadores encontraron un sistema de retroalimentación que mantiene la hormona del crecimiento dentro de un equilibrio preciso. El sueño estimula su liberación y, posteriormente, esta hormona modifica la actividad de circuitos cerebrales relacionados con la vigilia.
Este vínculo puede ayudar a entender por qué el descanso adecuado resulta importante para el crecimiento corporal, la reparación celular y la salud metabólica. También se relaciona con el impacto que la falta de sueño tiene sobre el metabolismo de las grasas y el rendimiento físico.
Xinlu Ding, primera autora del estudio e investigadora posdoctoral de la Universidad de California en Berkeley y del Instituto de Neurociencia Helen Wills, explicó que hasta ahora la relación entre el sueño y la hormona del crecimiento se había estudiado principalmente mediante análisis de sangre.
El nuevo trabajo permitió registrar directamente la actividad neuronal en ratones y observar qué ocurría en el cerebro mientras los animales pasaban por diferentes estados de sueño.
El hipotálamo coordina la liberación hormonal
Las neuronas que organizan la liberación de la hormona del crecimiento durante el ciclo de sueño y vigilia se localizan en el hipotálamo, una región cerebral que participa en la regulación hormonal, la temperatura corporal, el hambre y otras funciones esenciales.
Una vez liberada, la hormona del crecimiento incrementa la actividad de neuronas situadas en el locus coeruleus, una zona del tronco encefálico vinculada con la excitación, la atención, la cognición y la búsqueda de estímulos nuevos.
La alteración de las neuronas del locus coeruleus ha sido asociada con diferentes trastornos neurológicos y psiquiátricos. Su funcionamiento también resulta relevante para comprender la relación entre el sueño y el envejecimiento cerebral.
Danel Silverman, investigador posdoctoral de la Universidad de California en Berkeley y coautor del trabajo, señaló que comprender este circuito podría contribuir en el futuro al diseño de terapias hormonales destinadas a mejorar la calidad del sueño o restaurar el equilibrio normal de la hormona del crecimiento.
El investigador también planteó que determinadas terapias génicas experimentales podrían actuar sobre tipos celulares específicos y utilizar este circuito para reducir la excitabilidad del locus coeruleus.
Cómo se realizó el experimento
Para analizar el circuito neuronal, los científicos insertaron electrodos en el cerebro de ratones y midieron los cambios en la actividad cerebral después de estimular con luz las neuronas del hipotálamo.
Los ratones duermen durante intervalos breves de varios minutos, distribuidos a lo largo del día y la noche. Esa característica permitió examinar repetidamente los cambios que se producían en la liberación de la hormona del crecimiento durante los ciclos de sueño y vigilia.
Mediante técnicas avanzadas de rastreo neuronal, los investigadores estudiaron dos pequeñas hormonas peptídicas que controlan la liberación de la hormona del crecimiento: la hormona liberadora de la hormona del crecimiento, conocida como GHRH, y la somatostatina.
La GHRH estimula la liberación de la hormona del crecimiento, mientras que la somatostatina puede inhibirla. El estudio mostró que ambas actúan de manera distinta durante el sueño REM y el sueño no REM.
Diferencias entre el sueño REM y no REM
Durante el sueño REM, tanto la GHRH como la somatostatina aumentaron su actividad para potenciar la liberación de la hormona del crecimiento.
En el sueño no REM, la somatostatina disminuyó, mientras que la GHRH registró un incremento moderado. Esta combinación también favoreció la producción de la hormona del crecimiento, aunque mediante una dinámica diferente.
La distinción entre ambas fases refuerza la importancia de preservar ciclos completos de descanso. La calidad del sueño no depende exclusivamente del número de horas, sino también de la continuidad y la organización de sus diferentes etapas, como han mostrado investigaciones sobre la calidad de la experiencia nocturna.
Una alteración persistente de estas fases puede interferir con procesos de reparación, memoria, metabolismo y regulación hormonal. En personas mayores, además, el sueño tiende a volverse más ligero y fragmentado, un fenómeno relacionado con cambios en la salud neurológica y abordado en estudios sobre el sueño durante el envejecimiento.
La hormona también regula la vigilia
La hormona del crecimiento liberada durante el descanso modifica la actividad del locus coeruleus y establece un mecanismo de retroalimentación que ayuda a mantener el equilibrio del sistema.
Durante el sueño, la hormona se acumula lentamente y estimula esta región cerebral para promover posteriormente la vigilia. Sin embargo, cuando el locus coeruleus alcanza un nivel excesivo de excitación, puede producirse paradójicamente un aumento de la somnolencia.
Esto indica que el sueño y la hormona del crecimiento forman un sistema estrechamente coordinado. Dormir poco disminuye la liberación hormonal, mientras que una cantidad excesiva de la hormona puede favorecer el despertar.
El equilibrio entre ambos procesos es importante para el crecimiento, la reparación de los tejidos y la regulación metabólica. También podría influir en el grado general de activación y atención que una persona experimenta al despertar.
Posibles aplicaciones médicas
La hormona del crecimiento participa en la regulación del metabolismo de la glucosa y las grasas. Por esta razón, la privación del sueño puede aumentar el riesgo de obesidad, diabetes y enfermedades cardiovasculares.
El circuito identificado podría ayudar a investigar trastornos del sueño relacionados con afecciones metabólicas y con enfermedades degenerativas como el Parkinson y el Alzheimer.
Los científicos advierten, no obstante, que el estudio fue realizado en ratones. Será necesario determinar hasta qué punto este mecanismo funciona de la misma manera en los seres humanos antes de considerar aplicaciones clínicas.
Los resultados proporcionan un modelo neuronal básico para futuras investigaciones sobre terapias hormonales, intervenciones dirigidas al cerebro y tratamientos capaces de mejorar simultáneamente el sueño y el equilibrio metabólico.
Fuente(s) referenciales
