Privação do sono interrompe a produção de proteínas essenciais do cérebro

Privação do sono interrompe a produção de proteínas essenciais do cérebro

Surge um déficit de moléculas necessárias para que os neurônios se comuniquem eficientemente.

Synapse de um cérebro de camundongo.

Credito: Max Iglesias

A maioria de nós poderia dormir mais.

Sentimos isso em nosso desejo por uma xícara extra de café e em um aperto cognitivo escorregadio à medida que um dia agitado se prolonga. E o sono está fortemente ligado ao nosso pensamento, aguçando-o quando chegamos o suficiente e embotando-o quando ficamos muito pouco. O que produz esses efeitos é familiar aos neurocientistas: sinais externos de luz e escuridão que ajudam a definir nossos ritmos diários, nossos "relógios" mentais que atuam como cronometristas internos e neurônios que se comunicam através de conexões chamadas sinapses. Mas como esses fatores interagem para refrescar o cérebro uma vez que dormimos permaneceu enigmático.

As descobertas publicadas em 10 de outubro em dois artigos da Science colocam as sinapses no centro do palco. Os pesquisadores mostram que esses nós de comunicação neuronal são para onde os preparativos internos para o sono e os efeitos de nossos comportamentos relacionados ao sono convergem.

Cronometristas celulares preparam ritmicamente áreas em torno das sinapses, antecipando a construção de proteínas sinápticas durante o sono. Mas as novas descobertas indicam que os neurônios restringem seus ciclos regulares de ativação dessas proteínas críticas na ausência de sono. *

Os resultados sugerem que o cérebro está "se preparando para um evento, mas isso não significa que você realmente o faça", diz Robert Greene, neurocientista do Centro Médico Sudoeste da Universidade do Texas, que não participou do estudo.

Greene chama os estudos de "fascinantes", dizendo que eles confirmam uma conexão "há muito suspeita" entre cronometragem interna e comportamentos de sono. Quando ficamos sonolentos, dois fatores estão em jogo: “pressão do sono” ou o fascínio crescente de um travesseiro acenando à medida que o tempo de vigília aumenta, e nosso relógio interno soa o sinal de que o ponto usual para o olho fechado chegou.

Em um dos dois estudos, Sara B. Noya, do Instituto de Farmacologia e Toxicologia da Universidade de Zurique, e seus colegas mostraram que, em camundongos, o relógio interno regula a geração rítmica de instruções, ou transcrições, para produzir proteínas. Ceder à pressão do sono e atingir o feno, eles descobriram, desencadeia as etapas finais da produção de proteínas.

Nos dois horários de pico do dia de 24 horas, pouco antes de acordar e dormir, neurônios em áreas cerebrais relacionadas à cognição lotavam as estações de sinalização de uma célula de cronometragem com essas transcrições, descobriu a equipe de Noya.

As transcrições de "tempo de sono" costumavam ser para proteínas que regulam a construção de outras proteínas, enquanto as instruções de "tempo de vigília" eram para proteínas ligadas à função sinapse. Essas moléculas armazenadas preparam o cenário para a rápida atualização das sinapses durante o sono. Os ratos que não possuem genes importantes do relógio não apresentaram esses picos. Com um ciclo regular de sono e vigília, as proteínas construídas usando essas instruções também apresentaram pico de produção ao amanhecer e ao anoitecer.

Em camundongos privados de sono, Noya e seus colegas demonstraram que a célula ainda produzia muitos dos transcritos, mas não construiu as proteínas relacionadas. Esse resultado implica que o sono regula a etapa final de construção de proteínas para garantir sinapses robustas. Porém, nem todas as proteínas produzidas pela célula entram em serviço ativo.

Em um artigo complementar, Franziska Brüning da Universidade Ludwig Maximilian de Munique e o Instituto Max Planck de Bioquímica em Martinsried, Alemanha, e seus colegas exploraram o uso rítmico daqueles que o fazem. A conexão ou remoção de uma molécula de fosfato atua como uma chave para ativar ou desativar as proteínas, de modo que os investigadores analisaram atentamente esse processo. Eles descobriram que os níveis de proteínas que foram marcadas com fosfatos também atingiram o pico duas vezes, com o pico maior ocorrendo pouco antes de acordar. E como as proteínas no outro estudo, a privação do sono achatou esses picos.

Os pesquisadores fizeram suas medições a cada quatro horas, um avanço em estudos anteriores que usualmente observavam um único momento durante um período de 24 horas, diz Chiara Cirelli, neurocientista da Universidade de Wisconsin-Madison, que co-escreveu um comentário acompanhando os dois papéis. "É uma análise muito abrangente em todo o ciclo claro-escuro", diz ela. Cirelli enfatiza a importância de isolar as regiões sinápticas onde essas moléculas se acumulam e são produzidas.

Os pesquisadores identificaram quando as transcrições foram posicionadas prontas e quando as proteínas - marcadas com fosfatos ou não - foram produzidas ou usadas, diz ela. Maria Robles, neurocientista da Universidade Ludwig Maximilian de Munique e coautora de ambos os artigos, diz que as descobertas que distinguem os diferentes estágios de produção e atividade de proteínas são de abrir os olhos, revelando que o cérebro tem "uma bela maneira de controlar" essas moléculas .

Embora os estudos tenham sido realizados em ratos, os cérebros desses animais provaram ser substitutos bastante confiáveis ​​dos humanos, diz Akhilesh B. Reddy, neurocientista da Escola de Medicina Perelman da Universidade da Pensilvânia, que não estava envolvido no trabalho.

As descobertas têm implicações na forma como consolidamos as memórias durante o sono, entre outras vias promissoras de pesquisa, diz ele, direcionando o foco diretamente para os eventos da sinapse. Isso não significa, no entanto, que intervenções para aumentar a memória e a cognição se desenvolvam no futuro próximo, com base nessas descobertas, diz Robles. "Esta é apenas a ponta do iceberg", acrescenta ela.

Fonte: https://www.scientificamerican.com