Un amico potrebbe raccomandare una buona notte di riposo quando ti senti male. Questo semplice rimedio è in realtà basato sulla scienza e un nuovo studio mostra che potrebbe essere incorporato nel DNA, almeno nelle moscerini della frutta.
Esiste una correlazione consolidata tra sonno e sistema immunitario, ma gli scienziati hanno avuto difficoltà a definire la relazione. Ora, un team di ricercatori ha fatto un passo in avanti per stabilire una connessione netta; hanno trovato un singolo gene nelle mosche della frutta che aumenta il sonno quando gli insetti sono malati o sfiniti, secondo un articolo pubblicato oggi su Science .
Il team, guidato da Amita Sehgal, neuroscienziato dell'Università della Pennsylvania, ha soprannominato il gene nemuri, una parola giapponese per dormire. Mentre i test precedenti hanno identificato geni che riducono il sonno quando mancano, questo è il primo studio a mosca per identificare un singolo gene che, se iperattivo, migliora il sonno. Un'abbondanza di nemuri ha anche aiutato le mosche a combattere le infezioni, presentando una chiara connessione tra questo gene del sonno e il sistema immunitario.
"Questa è una svolta piuttosto importante, nel senso che fornisce un collegamento meccanicistico tra queste due cose completamente diverse - sonno e risposta immunitaria - che sembrano essere molto collegate", ha detto Grigorios Oikonomou, un neuroscienziato che studia la genetica del sonno in zebrafish in California Institute of Technology, ma non è stato coinvolto in questo esperimento.
Quante mosche ci sono volute per individuare questo singolo gene, che potrebbe aiutarci a svelare la connessione tra sonno e immunità? Secondo la stima di Sehgal, quasi un milione. Migliaia di gruppi di mosche sono stati progettati per turbo-esprimere diversi geni aggiungendo un farmaco alla dieta tipica degli insetti con farina di mais, melassa, lievito e agar.
Le mosche, a quanto pare, sono creature assonnate. In laboratorio sonnecchiano circa 11 ore al giorno. "Dormire" per le mosche è definito come cinque o più minuti di immobilità, che possono essere misurati mediante tracciamento video o controllo se il loro movimento rompe un raggio infrarosso all'interno della loro provetta. I ricercatori hanno monitorato 8.015 diversi tipi di mosche geneticamente modificate mentre sonnecchiavano, ma dopo un lungo processo di eliminazione, un singolo gruppo ha dormito in modo drammatico sul resto.
Questi valori anomali, il gruppo dei nemuri, generavano ben 17-20 ore di sonno al giorno.
"Siamo rimasti molto sorpresi dal fatto che ne abbiamo ottenuto solo uno [gene su 8000]", afferma Sehgal.
I ricercatori hanno anche testato la "profondità del sonno" o il modo in cui le mosche si sono svegliate prontamente quando sono spaventate da un martello di plastica fatto cadere sul contenitore in cui sono state alloggiate. Lo shock è stato sufficiente a risvegliare oltre il 94 percento delle mosche regolari dal loro sonno. Oltre l'80% delle mosche potenziate dai nemuri, invece, ha dormito proprio attraverso la racchetta.
Nemuri è buono per qualcosa di più che indurre un sonno profondo: le mosche con nemuri in più sono state migliori nel combattere l'influenza. Quando infettati da due tipi di batteri mortali, le mosche potenziate dai nemuri sopravvissero più a lungo delle loro controparti che esprimevano nemuri a livelli normali.
Si scopre che il nemuri funziona anche come un peptide antimicrobico (AMP), il che significa che è abbastanza efficace nell'uccidere i microbi da solo. Le mosche che esprimono il gene a livelli tipici avevano tracce quasi inosservabili dell'AMP. Ciò che ha innescato il cervello dei moscerini normali per pompare più nemuri è stata la privazione del sonno - scossa ogni 20 secondi circa - e la malattia.
Questi risultati, ha spiegato Sehgal, indicano che "la regolazione del sonno è strettamente legata al sistema immunitario, in particolare come il corpo affronta la privazione del sonno".
Trovare una molecola che si è evoluta per indurre il sonno e ha anche una funzione separata di uccisione dei microbi "è molto suggestivo che in realtà, dormire è un bene per te quando sei malato", dice Oikonomou, che ha scritto un articolo prospettico in Science che accompagna lo studio di Sehgal.
Avere molti nemuri induceva chiaramente il sonno, ma il team voleva anche sapere se il sonno delle mosche sarebbe stato influenzato se il nemuri fosse stato eliminato completamente. Per verificarlo, il team di Sehgal ha allevato mosche mutanti prive di entrambe le copie del gene nemuri, quindi non erano completamente in grado di produrre i suoi benefici antimicrobici. Le mosche mutanti prive di nemuri ottennero la stessa quantità di sonno delle loro normali controparti che possedevano nemuri, anche se lo studio ha scoperto che i mutanti venivano svegliati più facilmente da lampi di luce o da un odore estraneo e si addormentavano più lentamente.
Le mosche con il gene nemuri dormivano più a lungo dopo essersi ammalate. Ma, dice Sehgal, i mutanti "non muoiono prima dei controlli, e pensiamo che sia perché ci sono altri fattori che compensano".
In altre parole, il gene nemuri non è il gene end-all, be-all richiesto per il sonno o l'immunità. Senza di essa, le mosche sono ancora in grado di dormire, anche se in modo più adeguato, e la sua assenza non sembra comprometterle nel resistere alle infezioni.
Chiara Cirelli, neuroscienziata dell'Università del Wisconsin-Madison, non coinvolta nello studio, è interessata a vedere quali sono gli effetti del gene nemuri a livelli meno estremi.
"Sapevamo che esisteva questa correlazione, ma qui abbiamo un modello animale, abbiamo un gene specifico, possiamo iniziare a porre queste domande più meccanicistiche", afferma. Lo studio apre nuove strade alla ricerca per approfondire la relazione tra sonno e sistema immunitario, spiega Cirelli.
Sehgal vorrebbe anche sapere quali altre specie, inclusi gli esseri umani, hanno nemuri o un gene simile. Studiare ulteriormente il nemuri e la sua proteina che combatte i microbi potrebbe portare a "un farmaco per il sonno molto migliore", ipotizza Oikonomou, forse uno con meno effetti collaterali rispetto a ciò che è attualmente sul mercato.
