Viaje al interior de una neurona reloj: cómo cambia la energía celular a lo largo del día

Un grupo internacional de investigadores logró observar, por primera vez y con un nivel de detalle sin precedentes, cómo se transforman a lo largo del día las neuronas que regulan el reloj biológico. El estudio, liderado desde la Argentina por la neurocientífica Fernanda Ceriani y publicado en Current Biology, revela cambios profundos en las mitocondrias -las fábricas de energía celular- entre la mañana y la noche, un hallazgo que aporta nuevas claves para comprender la importancia biológica del sueño y los ritmos circadianos.

El trabajo se realizó en la mosca Drosophila melanogaster, uno de los modelos más utilizados en investigación biomédica por compartir mecanismos fundamentales con los seres humanos. Gracias al acceso a una tecnología de microscopía electrónica volumétrica no disponible en el país, los científicos pudieron “entrar” literalmente en el interior de neuronas específicas y observar cómo varía su estructura y funcionamiento según el momento del día.

Mitocondrias que se transforman con el reloj interno

El hallazgo más llamativo fue el comportamiento dinámico de las mitocondrias dentro de las llamadas neuronas “reloj”. Según describen los autores, durante la mañana estas estructuras son pequeñas, redondeadas y funcionalmente activas. A medida que avanza el día y llega la noche, se vuelven más alargadas, aumentan su volumen y tienden a fusionarse entre sí.

«A la mañana, las mitocondrias son pequeñas, redondas y vigorosas, pero hacia la noche se alargan y se fusionan. Esto sugiere que necesitan reciclarse y rejuvenecer su funcionalidad», explica Ceriani, jefa del Laboratorio de Genética del Comportamiento de la Fundación Instituto Leloir. «Tal vez por eso dormir es tan importante: durante la noche se reconstituyen las mitocondrias que vamos a necesitar al despertar».

Para la investigadora, se trata de una evidencia directa de cómo cambia el estado fisiológico de las células a lo largo del día. «Somos los primeros en observar estos procesos a este nivel de detalle dentro de neuronas reloj», subraya.

Ritmos circadianos y salud

El reloj biológico organiza funciones vitales en ciclos de aproximadamente 24 horas, conocidos como ritmos circadianos. La regulación del sueño, la liberación hormonal, el metabolismo y el rendimiento cognitivo dependen de este engranaje interno, que combina un marcapasos central en el cerebro con relojes periféricos distribuidos en distintos tejidos.

Cuando este sistema se desajusta, las consecuencias pueden ir desde insomnio y disminución de las defensas hasta depresión, diabetes y deterioro cognitivo. Por eso, entender qué ocurre dentro de las neuronas que lo gobiernan resulta clave para la salud.

No es la primera vez que el grupo de Ceriani aporta datos disruptivos en este campo. En 2008, demostraron que las neuronas circadianas de la mosca adulta cambian de forma a lo largo del día, un descubrimiento que abrió nuevas líneas de investigación. Años más tarde, junto al equipo del cronobiólogo argentino Horacio de la Iglesia, comprobaron que ese fenómeno también ocurre en ratones, lo que sugiere que podría repetirse en otros mamíferos, incluidos los humanos.

Mirar donde antes no se podía

El nuevo estudio fue posible gracias a una alianza entre grupos de investigación de Argentina, Estados Unidos e Inglaterra, que permitió acceder a financiamiento y equipamiento de última generación. En particular, utilizaron un microscopio electrónico de barrido modificado por el físico Mark Ellisman, de la Universidad de California en San Diego, que permite realizar cortes seriados del tejido y reconstrucciones tridimensionales de la ultraestructura celular.

«La microscopía de fluorescencia tiene un límite de resolución. Con esta técnica pudimos observar la ultraestructura, los detalles más finos del interior de la célula», explica Micaela Rodríguez-Caron, una de las autoras del trabajo.

Esa mirada profunda reveló que los cambios circadianos no se limitan a las mitocondrias. También varía la cantidad de sinapsis entre neuronas, así como la probabilidad de liberación de vesículas con neuropéptidos, lo que modifica la capacidad de estas células para influir en la red neuronal a lo largo del día.

Dormir no es un lujo

«Comprobamos que estas neuronas están mucho más comunicadas al inicio del día que durante la noche», señala Ceriani. «Entender que estos procesos ocurren ayuda a comprender por qué es tan importante respetar los ciclos de sueño y vigilia».

El estudio abre una nueva línea de investigación sobre cómo los ritmos circadianos impactan en el funcionamiento celular más íntimo del cerebro. Un conocimiento que no solo amplía las fronteras de la neurociencia, sino que refuerza un mensaje clave para la salud pública: dormir bien no es un hábito accesorio, sino una necesidad biológica profundamente anclada en la forma en que funcionan nuestras células.

Fuente: Agencia CyTA-Leloir