La luz nocturna afecta al sueño y a los comportamientos repetitivos en el modelo de ratón autista

Luces encendidas: los ratones que carecen de un gen relacionado con el autismo se acicalan más después de ser expuestos a la luz nocturna. JoeZellner / iStock

POR LAURA DATTARO

Fuente: Spectrum / 05/10/2020

Fotografía: JoeZellner / iStock

Los ratones que carecen del gen del autismo CNTNAP2 duermen más por la noche, cuando deberían estar activos, y se acicalan más de lo normal cuando se exponen a la luz por la noche, según un nuevo estudio. Ambos trastornos desaparecen cuando los ratones reciben la hormona del sueño: melatonina (1).

Los hallazgos sugieren que las alteraciones en el gen se relacionan con una vulnerabilidad a las alteraciones del sueño, dice el investigador principal Christopher Colwell, profesor de psiquiatría de la Universidad de California en Los Ángeles.

Muchas personas con autismo luchan por caer y permanecer dormidas. La falta de sueño puede exacerbar algunos desafíos asociados con la condición, incluyendo conductas repetitivas y dificultades sociales.

Las personas autistas también pueden tener susceptibilidades únicas a las interrupciones del sueño por la luz artificial, según muestran algunas investigaciones (2,3). La luz de fuentes como las farolas o las pantallas electrónicas durante la noche interfiere con el "reloj" de 24 horas del cuerpo, conocido como ritmo circadiano, que regula los patrones de expresión génica, los niveles hormonales, el sueño y otras funciones (4).

Los médicos suelen recetar melatonina, una hormona que induce el sueño en respuesta a la oscuridad, a las personas con autismo, incluidos los niños. Los nuevos hallazgos sugieren que la melatonina también puede aliviar algunos rasgos del autismo y que las consideraciones sobre la iluminación pueden ser importantes para los niños con autismo u otras condiciones de desarrollo neurológico, dice Colwell.

"Las condiciones de iluminación pueden ser incluso más importantes de lo que hemos apreciado", dice. "Creo que este es un fruto de bajo costo en términos de manejo. Se trata de mejorar la calidad de vida".

Cambios de comportamiento

Colwell y su equipo examinaron los patrones de sueño, la actividad social y las conductas repetitivas en ratones a los que les faltaban ambas copias del gen CNTNAP2. En las personas, las mutaciones en este gen están asociadas con el autismo, los trastornos del lenguaje y los cambios en la conectividad cerebral.

Bajo condiciones típicas de iluminación - 12 horas de luz diurna y 12 horas de oscuridad - los ratones knockout eran menos activos por la noche, cuando los ratones suelen estar despiertos, que los ratones de control. También tenían pequeñas diferencias en sus patrones de sueño y en sus ritmos circadianos, basadas en patrones de expresión genética y actividad neuronal.

Los ratones knockout se arreglaban con más frecuencia, una actividad considerada similar a los comportamientos repetitivos en las personas autistas. Los animales también estaban igualmente interesados en las interacciones con un objeto y con un nuevo ratón, mientras que los ratones de control preferían interactuar con otro ratón.

Los patrones cambiaron después de que los investigadores expusieron algunos ratones de cada tipo a una luz tenue, más o menos del brillo de una luz nocturna, durante toda la noche.

Tanto los ratones CNTNAP2 como los controles expuestos a la luz nocturna durmieron más por la noche que sus homólogos no perturbados. También mostraron un menor interés social: los ratones knockout preferían un objeto, mientras que los controles mostraban igual interés en el objeto y en otro ratón. El autocrecimiento aumentó sólo en los knockouts expuestos a la luz nocturna.

Los investigadores también examinaron los patrones de expresión génica y la actividad eléctrica en las neuronas del núcleo supraquiasmático de los ratones, una región del cerebro que regula los ritmos circadianos. Normalmente, estos patrones difieren entre el día y la noche, pero las células tanto de los knockouts como de los controles expuestos a la luz perdieron en gran medida esta distinción diurna. La luz nocturna tuvo un mayor efecto en las células de los ratones knockout que en las de los ratones típicos.

Dando a los ratones nocturnos expuestos a la luz nocturna una dosis nocturna de melatonina disminuyó su excesivo comportamiento de aseo y aumentó su actividad nocturna en general. Darle a los ratones melatonina por la mañana no fue efectivo, lo que resalta la importancia de normalizar el ciclo circadiano, dice Colwell. Los hallazgos fueron publicados en Neurobiology of Dissease en septiembre.

Otros modelos

Después de dos semanas sin exposición a la luz por la noche, tanto los ratones de control como los ratones knockout volvieron a sus patrones y comportamientos habituales, lo que sugiere que los efectos son temporales. Las investigaciones futuras deberían examinar si hay períodos de desarrollo en los que la exposición a la luz y la interrupción del sueño llevan a cambios más permanentes, dice Colwell.

El experimento no imita perfectamente la forma en que la luz nocturna puede afectar el sueño de las personas, dice Philippe Mourrain, profesor asociado de psiquiatría y ciencias del comportamiento de la Universidad de Stanford en California, quien no participó en la investigación. La exposición a la luz detiene la producción de melatonina en las personas, pero hace lo contrario en los ratones.

Los investigadores también expusieron a los ratones a una luz constante durante toda la noche, pero la mayoría de la gente la encuentra sólo esporádicamente - cuando usan un dispositivo antes de dormir, por ejemplo.

Aún así, los hallazgos demuestran la importancia de normalizar no sólo el sueño, sino también los patrones circadianos, dice Mourrain.

"Demuestra que los defectos circadianos en sí mismos, sin tener en cuenta los defectos del sueño, ya son importantes para el rasgo autista", dice. "Pero si realmente quieres entender cómo mejorar la salud de los niños durante el desarrollo en términos de dormir bien por la noche, necesitas tener en cuenta ambos, y los ratones no pueden permitirte modelar eso".

Cabe destacar que el estudio está entre los primeros en intentar comprender las relaciones causales entre el sueño y los rasgos de autismo severo, dice Olivia Veatch, profesora adjunta de psiquiatría y ciencias del comportamiento de la Universidad de Kansas, que no participó en el trabajo. Hasta ahora, los investigadores no han estado seguros de si los rasgos severos impiden el sueño o si la falta de sueño exacerba las dificultades existentes - o quizás ambas cosas ocurren en un ciclo.

El modelo de ratón que los investigadores utilizaron no produce melatonina de forma natural, por lo que es interesante que la hormona tenga algún efecto, dice.

"Definitivamente no es tan sencillo como se esperaría", dice Veatch. "Pero éste es un paso en la dirección correcta hacia la determinación de lo que realmente está causando problemas de sueño en los individuos que tienen mutaciones genéticas que son factores de riesgo para el autismo".

La melatonina puede mejorar el sueño de los niños con autismo incluso cuando ya tienen los niveles típicos de melatonina, lo que indica que la hormona puede tener funciones importantes más allá del sueño, como la reducción de la ansiedad, dice Veatch (5).

"Tenemos que averiguar qué hace [más] la melatonina", dice.

Los investigadores planean a continuación examinar si los diferentes colores de luz tienen efectos diferentes. Las longitudes de onda azules de los aparatos electrónicos, por ejemplo, pueden aumentar la atención y la energía, lo cual es bueno durante el día, pero particularmente dañino para la hora de dormir, según muestran los estudios. También están investigando el papel de la inflamación cerebral en la interrupción del sueño.

REFERENCIAS

1. Wang H.B. y otros. Neurobiol. Dis. 145, 105064 (2020) PubMed.

2. Engelhardt C.R. y otros. Pediatría 132, 1081-1089 (2013) PubMed.

3. Mazurek M.O. et al. J. Dev. Comportamiento. Pediatría. 37, 525-531 (2016) PubMed.

4. Stevens R.G. e Y. Zhu Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 370, 20140120 (2015) PubMed.

5. Goldman S.E. et al. J. Autism Dev. Desorden. 44, 2525-2535 (2014) PubMed.

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