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Insonnia e salute mentale: lo stress ossidativo colpevole numero uno

Un animale addormentato è vulnerabile ai predatori e ad altri pericoli nel suo ambiente per gran parte della giornata. Nonostante questi rischi quotidiani, il sonno è un comportamento evolutivamente conservato in tutto il regno animale, suggerendo che il sonno svolge funzioni importanti. A sostegno di ciò, episodi prolungati di deprivazione acuta del sonno in entrambi i roditori e gli invertebrati causano un aumentato bisogno di sonno, deterioramento cognitivo, aumento del metabolismo e morte. Non è chiaro se questi effetti siano dovuti alla perdita di sonno o a causa dello stress intenso associato alla privazione acuta del sonno. Studi epidemiologici hanno rivelato che la restrizione cronica del sonno, o la riduzione della durata del sonno, nell’uomo è un fattore di rischio per disordini metabolici, malattie cardiovascolari, infiammazioni, disturbi psichiatrici e persino mortalità prematura. Analogamente ai risultati sperimentali che comportano una privazione acuta del sonno, non è chiaro se questi difetti siano dovuti alla perdita del sonno stesso, alle interruzioni associate ai ritmi circadiani o ai fattori che causano la perdita del sonno, come il lavoro a turni, l’invecchiamento  e lo stress psicologico.

Un’ipotesi controversa per la funzione del sonno è la teoria del sonno del radicale libero, proposta in un articolo teorico di Reimund nel 1994. Reimund propose che le specie reattive dell’ossigeno (ROS) si accumulassero nei neuroni durante lo stato di veglia e che il sonno permetta la clearance di ROS nel cervello. I ROS sono sottoprodotti del metabolismo chimicamente reattivi che, se non adeguatamente neutralizzati, causano modificazioni covalenti dannose che inibiscono la funzione di proteine, lipidi e DNA e possono portare alla morte cellulare. Pertanto, l’ipotesi del flusso di radicali liberi ha proposto che la funzione fondamentale del sonno sia quella di agire come antiossidante per il cervello. Comprendere il sonno è diventato sempre più importante nella società moderna, dove l’insonnia cronica è diventata dilagante e pervasiva. Ma in un nuovo studio appena pubblicato sulla rivista di accesso aperto PLOS Biology, un team della Columbia University di New York, ha scoperto che i mutanti della mosca della frutta a sonno corto condividevano il comune difetto di sensibilità allo stress ossidativo acuto, e quindi che il sonno supporta i processi antiossidanti .

Comprendere questa antica relazione bidirezionale tra il sonno e lo stress ossidativo nell’umile mosca della frutta (Drosophila) potrebbe fornire una visione tanto necessaria delle moderne malattie umane come i disturbi del sonno e le malattie neurodegenerative. Perché dormiamo? Durante il sonno, gli animali sono vulnerabili, immobili e meno sensibili ai loro ambienti; non sono in grado di procurarsi cibo, accoppiarsi o correre dai predatori. Nonostante il costo del comportamento del sonno, quasi tutti gli animali dormono, suggerendo che il sonno soddisfa una funzione essenziale e evolutivamente conservata dall’uomo alle mosche della frutta. I ricercatori hanno argomentato che se il sonno è richiesto per una fondamentale funzione della salute, gli animali che dormono significativamente meno del solito dovrebbero tutti condividere un difetto in quella funzione fondamentale. Per questo studio, hanno usato un gruppo eterogeneo di mutanti di Drosophila a breve dormita. Hanno scoperto che questi mutanti a sonno breve condividono effettivamente un difetto comune: sono tutti sensibili allo stress ossidativo acuto. Se la funzione del sonno è quella di difendersi dallo stress ossidativo, aumentare il sonno dovrebbe aumentare la resistenza allo stress ossidativo. Hill e collaboratori hanno utilizzato metodi sia farmacologici che genetici per dimostrare che questo è vero.

Infine, gli autori hanno proposto, se il sonno ha effetti antiossidanti, quindi sicuramente lo stress ossidativo potrebbe regolare il sonno stesso. Coerentemente con questa ipotesi, hanno scoperto che la riduzione dello stress ossidativo nel cervello attraverso la sovra-espressione di geni antiossidanti ha anche ridotto la quantità di sonno. Presi insieme, questi risultati indicano una relazione bidirezionale tra il sonno e lo stress ossidativo, cioè le funzioni del sonno per difendere il corpo dallo stress ossidativo e dallo stress ossidativo che a sua volta aiuta a indurre il sonno. Questo lavoro è rilevante per la salute umana perché i disturbi del sonno sono correlati con molte malattie che sono anche associate a stress ossidativo, come l’Alzheimer, il Parkinson e la malattia di Huntington. Poiché lo stress ossidativo può indurre il l’aggregazione proteica e la perdita di funzione enzimatica, l’accumulo di ROS nei neuroni cerebrali è un fattore contribuente plausibile nella patogenesi delle malattie neurodegenerative. Pertanto, la comprensione del ruolo del sonno nella difesa contro lo stress ossidativo e il ruolo dei ROS nella regolazione del sonno potrebbe fornire una visione tanto necessaria della patologia e del trattamento delle malattie neurodegenerative.

  • a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Hill VM et al., Shirasu-Hiza M. PLoS Biol. 2018 Jul 12; 16(7).

Li T, Chen Y, Gua C, Wu B. Front Physiol. 2018 Jul 5; 9:840. 

Nabavi SM et al. Crit Rev Food Sci Nutr. 2018 Jun 14:1-62. 

Rodrigues NR et al. Free Radic Biol Med. 2018 May; 120:395.

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Dott. Gianfrancesco Cormaci
Dott. Gianfrancesco Cormaci
Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998, specialista in Biochimica Clinica dal 2002, ha conseguito dottorato in Neurobiologia nel 2006. Ex-ricercatore, ha trascorso 5 anni negli USA alle dipendenze dell' NIH/NIDA e poi della Johns Hopkins University. Guardia medica presso la casa di Cura Sant'Agata a Catania. In libera professione, si occupa di Medicina Preventiva personalizzata e intolleranze alimentari. Detentore di un brevetto per la fabbricazione di sfarinati gluten-free a partire da regolare farina di grano. Responsabile della sezione R&D della CoFood s.r.l. per la ricerca e sviluppo di nuovi prodotti alimentari, inclusi quelli a fini medici speciali.

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