p O sono é um comportamento crucial para o funcionamento adequado da mente e do corpo - pergunte a qualquer pessoa que já passou uma noite sem dormir. Mas os complexos mecanismos neurais subjacentes ao sono estão apenas começando a ser explorados. Como parte desta exploração, neurobiologistas como o professor de biologia da Caltech, David Prober, pretendem construir um catálogo de genes que regulam o sono. p Agora, pesquisadores do laboratório Prober descobriram que dois neuropeptídeos previamente descritos (pequenas proteínas secretadas pelos neurônios) têm papéis cruciais na promoção do sono. Entender como esses e outros neuropeptídeos promovem o sono ou a vigília pode um dia levar a melhores tratamentos para os distúrbios do sono.

p "Os distúrbios crônicos do sono são prevalentes em nossa sociedade, e há evidências crescentes de que esses distúrbios estão associados a várias doenças comuns, incluindo alguns distúrbios neurológicos. Assim, é importante desenvolver terapias para indivíduos com distúrbios do sono, "diz Prober." A maioria dos medicamentos usados ​​para tratar distúrbios do sono, como insônia, agem amplamente no cérebro e não são específicos para o sono, e de fato induzem um estado de sono não natural que não consiste no padrão normal dos estágios do sono. A esperança é que, se pudermos identificar neuropeptídeos que promovem a vigília ou o sono, eventualmente, podemos projetar drogas para direcionar seus receptores específicos para promover mais especificamente a vigília ou o sono. "

p O minúsculo, O peixe-zebra translúcido é um modelo animal desenvolvido recentemente para estudar o sono. Como humanos, O peixe-zebra dorme principalmente à noite e tem um genoma bem caracterizado. Descobertas recentes de vários laboratórios mostraram que mecanismos semelhantes regulam o sono em peixes-zebra e humanos, sugerindo que as descobertas feitas no peixe-zebra serão aplicadas aos humanos.

p Em um artigo publicado na edição de 7 de dezembro da revista Biologia Atual , uma equipe liderada pelo acadêmico de pós-doutorado da Caltech, Chanpreet Singh, descreve um papel de promoção do sono para uma pequena proteína neural chamada neuropeptídeo Y, ou NPY. A molécula é encontrada em todo o cérebro e é conhecida por regular a alimentação e a interação social, mas seu papel no sono não é claro. Os pesquisadores raciocinaram que o peixe-zebra larval seria um modelo útil para estudar o papel do NPY no sono porque, neste estágio de desenvolvimento, os animais ainda não começaram a se alimentar ou interagir socialmente, permitindo assim uma análise apenas do papel do NPY no sono. Eles descobriram que a superprodução de NPY fazia os animais dormirem mais, enquanto os animais sem NPY dormiam menos. Os pesquisadores também criaram um peixe-zebra geneticamente modificado para não ter neurônios que expressam NPY e descobriram que esses peixes dormiam muito menos.

p Parecia claro que o NPY estava promovendo o sono nesses animais, mas como? Para descobrir como o NPY interage com outros promotores do sono conhecidos, os pesquisadores criaram peixes-zebra geneticamente modificados para produzir NPY em excesso, e, nesses mesmos animais, nocauteou outros genes que são conhecidos por estarem envolvidos no sono. Eles descobriram que o efeito do NPY no sono depende de um gene específico que produz uma substância química chamada noradrenalina, também conhecido como norepinefrina, que é conhecido por promover a vigília.

p "Nossas observações sugerem que o NPY promove o sono ao inibir o efeito estimulante da noradrenalina, "diz Singh." Além disso, recentemente mostramos que um neuropeptídeo promotor de vigília, hipocretina, promove a vigília ao estimular a sinalização da noradrenalina. Juntos, esses estudos sugerem que o sistema noradrenalina integra sinais de promoção do sono e da vigília para determinar o estado comportamental de um animal. "

p Os processos bioquímicos que governam o sono são complexos, e NPY não é o único neuropeptídeo que a equipe de Prober demonstrou regular o sono. Em um artigo anterior publicado na edição de 6 de novembro da revista eLife, pesquisadores da Caltech e USC descrevem um segundo neuropeptídeo chamado NPVF, que também parece estar envolvido na promoção do sono.

p Os pesquisadores começaram a investigar NPVF quando o bolsista de pós-doutorado do Caltech Daniel Lee, o autor principal do artigo eLife, aprendi com um colega da Caltech no laboratório de Paul Sternberg, Bren Professor de Biologia, que um gene relacionado ao NPVF promove o sono no verme Caenorhabditis elegans - um invertebrado. Ele decidiu testar se faria ou não o mesmo no peixe-zebra, que são vertebrados. De fato, a equipe descobriu que a superprodução genética de NPVF resultou em aumento do sono, enquanto a deleção genética de NPVF causou aumento da vigília.

p A equipe então usou uma técnica chamada optogenética para modificar o peixe-zebra para que os neurônios que produzem NPVF pudessem ser estimulados com luz. Ao contrário dos neurônios NPY, que são encontrados em todo o cérebro, Os neurônios NPVF estão localizados em uma pequena parte de uma região do cérebro chamada hipotálamo, mas esses neurônios se projetam para muitas partes do cérebro, incluindo regiões conhecidas por regular o sono. Os pesquisadores teorizaram que os neurônios que produzem NPVF poderiam, portanto, regular o sono, liberando peptídeos NPVF nesses centros de sono conhecidos.

p Quando os pesquisadores estimularam os neurônios NPVF, isso resultou em aumento do sono, semelhante ao efeito da superprodução de NPVF. Estimular esses neurônios também suprimiu a atividade neural em todo o cérebro, produzindo níveis de atividade neural que eram consistentes com aqueles observados durante o sono normal à noite. Adicionalmente, os pesquisadores descobriram que o peixe-zebra geneticamente modificado sem neurônios NPVF dormia menos, produzindo um estado semelhante ao da insônia do distúrbio do sono humano.

p "Este é o primeiro exemplo de uma família de neuropeptídeos que promove o sono em invertebrados e vertebrados, "diz Lee." Isso sugere que está envolvido na regulação de uma parte muito antiga do sistema do sono e, portanto, é provavelmente uma parte central do mecanismo de controle sono-vigília. "

p Juntos, os resultados dos dois artigos indicam que os neuropeptídeos NPY e NPVF estão provavelmente promovendo o sono no peixe-zebra e podem se comportar de forma semelhante em mamíferos também.

p "Nosso primeiro objetivo é descobrir neuropeptídeos que regulam o sono, mas a próxima etapa é descobrir como eles fazem isso, "diz Prober." Agora sabemos que o NPY está falando com neurônios produtores de noradrenalina no tronco cerebral, mas ainda não sabemos como NPVF está induzindo o sono. Agora que identificamos algumas peças do quebra-cabeça, temos que descobrir como colocá-los juntos. "

p o eLife o artigo é intitulado "Regulação genética e neuronal do sono pelo neuropeptídeo VF." o Biologia Atual O artigo intitula-se "O neuropeptídeo Y regula o sono modulando a sinalização noradrenérgica".