Científicos descubren cómo el sueño profundo fortalece músculos y huesos

Un equipo de la Universidad de California en Berkeley analizó un circuito cerebral responsable de regular la liberación de la hormona del crecimiento durante el sueño. El estudio fue publicado en la revista Cell.

La investigación describió el mecanismo neuronal que vincula el sueño profundo con la producción de esta hormona esencial.

De acuerdo con Cell, la investigación demostró que la liberación de la hormona del crecimiento, fundamental para el desarrollo y la reparación de tejidos, depende de la actividad sincronizada de neuronas específicas en el hipotálamo y el locus coeruleus. Estas regiones cerebrales resultan claves en la regulación hormonal y de la vigilia.

El hallazgo explicó el papel crítico del sueño profundo sobre el crecimiento y el metabolismo, e indica que el balance entre el sueño y la hormona del crecimiento responde a una regulación más compleja de lo supuesto hasta ahora.

“Durante el sueño, el cerebro produce la hormona del crecimiento para ayudar a desarrollar músculo y hueso, y a reducir la grasa”, escribieron los autores en un comunicado institucional.

Los científicos identificaron la interacción entre dos clases de neuronas en el hipotálamo: las que secretan hormona liberadora de la hormona del crecimiento (GHRH) y aquellas que producen somatostatina, un péptido que inhibe la liberación de dicha hormona.

Según los autores, durante el sueño no REM, la actividad de las neuronas GHRH se incrementa de manera moderada, mientras que la de las de somatostatina disminuye, lo que facilita la liberación de la hormona del crecimiento. En el sueño REM, ambas poblaciones muestran mayor actividad, pero con efectos contrapuestos que mantienen el equilibrio hormonal, siempre de acuerdo con la investigación.

Después de su liberación, la hormona del crecimiento actúa sobre el locus coeruleus, estructura del tronco encefálico relacionada con la atención y la cognición. La estimulación de esta región por la hormona fomenta la vigilia, lo que establece un mecanismo de retroalimentación que regula el sueño y los niveles hormonales.

El estudio en Cell describió este sistema como un “efecto homeostático yin-yang”: el sueño favorece la liberación de la hormona del crecimiento y esta, al mismo tiempo, estimula la vigilia, lo que sostiene un equilibrio indispensable para la salud.

El equipo dirigido por Xinlu Ding y Yang Dan utilizó técnicas avanzadas en ratones, como optogenética, registros neuronales y análisis sanguíneos. Se implantaron electrodos y fibras ópticas en el cerebro de los animales, permitiendo medir y controlar la actividad neuronal con luz y observar de forma directa la relación entre sueño, vigilia y la liberación hormonal. Además, los análisis sanguíneos confirmaron los niveles hormonales en distintas fases del ciclo sueño-vigilia.

Los experimentos demostraron que la activación de las neuronas GHRH en el hipotálamo provoca un aumento rápido en los niveles de hormona del crecimiento, acorde a la frecuencia y duración del estímulo, efecto intensificado durante el sueño, en especial en las fases no REM y REM.

Asimismo, la inhibición de las neuronas de somatostatina, tanto en el núcleo arcuato como en el periventricular del hipotálamo, incrementa la liberación de la hormona empleando mecanismos diferenciados: algunas afectan directamente a las neuronas GHRH y otras envían señales a la hipófisis.

“La hormona del crecimiento no solo ayuda a desarrollar músculos y huesos y a reducir el tejido graso, sino que también puede tener beneficios cognitivos, promoviendo el nivel general de excitación al despertarse”, dijo Ding.

Según explicó Daniel Silverman, coautor del estudio, “comprender el circuito neuronal que libera la hormona del crecimiento podría eventualmente impulsar nuevas terapias hormonales para mejorar la calidad del sueño o restablecer el equilibrio normal de la hormona del crecimiento”.

Silverman añadió que el circuito descubierto podría servir como herramienta para reducir la excitabilidad del locus coeruleus, un mecanismo poco investigado hasta ahora.

Xinlu Ding, primer autor del trabajo, destacó que la investigación proporciona “un circuito básico con el que trabajar en el futuro para el desarrollo de diferentes tratamientos”.

Los autores subrayaron que, aunque el estudio se realizó en ratones, los principios detectados podrían guiar el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas en humanos, aunque será necesario considerar las diferencias en la arquitectura del sueño y la regulación circadiana entre especies.