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Privación del sueño y sus efectos en la salud reproductiva

Investigando cómo la falta de sueño afecta la salud reproductiva de las mujeres y el desarrollo del embrión.

― 9 minilectura


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Dormir es esencial para la salud general de casi todos los seres vivos. Ayuda al cuerpo y a la mente a funcionar bien. Hoy en día, mucha gente enfrenta problemas para dormir, especialmente aquellos con vidas súper ocupadas. Alrededor del 20% de los adultos tienen problemas para conseguir suficiente sueño. La falta de sueño puede afectar negativamente varios sistemas del cuerpo, interrumpiendo funciones como las del sistema nervioso, inmunológico, endocrino y cardiovascular. Esto es particularmente preocupante para los hombres, ya que la falta de sueño puede bajar los niveles de testosterona, afectando el rendimiento sexual y la salud del esperma.

Las mujeres también enfrentan desafíos para dormir, a menudo relacionados con cambios hormonales durante su ciclo menstrual. No dormir lo suficiente puede llevar a períodos irregulares, afectando la salud reproductiva. A pesar de que la investigación muestra los efectos dañinos de no dormir, todavía hay poco conocimiento sobre cómo afecta específicamente a los sistemas reproductivos de las mujeres.

El Papel de las Mitocondrias en la Salud de los Ovocitos

Las mitocondrias son conocidas como las centrales energéticas de las células, generando la energía necesaria para varias funciones. En las células de huevo (ovocitos), son críticas para mantener la calidad y apoyar las primeras etapas del crecimiento del embrión. El tamaño, número y disposición de las mitocondrias pueden impactar cómo se desarrollan los ovocitos y embriones. Si las mitocondrias no funcionan correctamente, puede llevar a una menor producción de energía y mayor estrés en las células, dañando en última instancia la calidad de los ovocitos y embriones.

Estudios recientes indican que solo una noche de mal sueño puede afectar el funcionamiento de las mitocondrias en los humanos. En estudios con animales, ratones privados de sueño muestran signos aumentados de estrés y daño en sus mitocondrias. Este daño también afecta el suministro de energía del cerebro. Cuando las mitocondrias fallan, producen sustancias dañinas llamadas especies reactivas de oxígeno (ROS), que pueden dañar aún más los ovocitos y embriones.

Efectos de la Privación del sueño en la Salud Reproductiva

Los problemas de sueño pueden afectar muchas funciones del cuerpo. En particular, no dormir lo suficiente puede cambiar cómo se comportan ciertos genes y cómo se producen las proteínas. Para los hombres, la falta de sueño puede disminuir el movimiento del esperma y llevar a la infertilidad al afectar ciertos marcadores inmunológicos e inflamatorios.

Para las mujeres, cuando las células de huevo maduran, hay una pausa temporal en la actividad génica. Esto significa que las etapas finales del crecimiento del huevo y del embrión temprano dependen en gran medida de las proteínas producidas a partir de la información almacenada antes de la pausa. Esto lleva a cuestionamientos sobre si la privación de sueño altera la actividad génica en los huevos.

Para estudiar los efectos de la privación del sueño en la reproducción femenina, los investigadores utilizan un método llamado privación total de sueño (TSD) en ratones. Usando este modelo, pueden observar cómo la falta de sueño impacta las funciones reproductivas y la actividad génica en las células de huevo.

Peso Corporal y Niveles Hormonales en Ratones Privados de Sueño

En un estudio, los investigadores observaron los efectos de la TSD en ratonas. Encontraron que mientras el peso corporal se mantenía sin cambios durante la privación de sueño, los niveles de ciertas Hormonas, como el estrógeno, eran significativamente más bajos en las ratonas con TSD en comparación con los grupos de control. Estos cambios hormonales pueden afectar el ciclo reproductivo y la fertilidad general.

Tasas de Ovulación y Fertilización en Ratones Privados de Sueño

Curiosamente, al revisar las tasas de ovulación, las ratonas con TSD liberaron un número típico de óvulos. Sin embargo, la capacidad de fertilizar esos óvulos y desarrollar embriones estaba obstaculizada. Esto indica que aunque el cuerpo aún puede producir óvulos, la calidad general puede estar comprometida, probablemente debido a la falta previa de sueño.

Desarrollo Temprano de Embriones Afectado por la Privación de Sueño

El estudio también investigó cómo la TSD afecta las primeras etapas del desarrollo del embrión. Los investigadores encontraron que la tasa a la que los óvulos fertilizados se desarrollaron en embriones en etapa temprana era más baja en los ratones con TSD en comparación con los controles. Esto muestra que la privación del sueño impacta directamente las etapas tempranas del desarrollo embrionario.

Cambios en la Expresión Génica Debido a la Privación del Sueño

Para profundizar en los efectos de la privación del sueño, los investigadores analizaron la actividad de los genes en las células de huevo. Identificaron un grupo de genes que mostraron cambios significativos en su nivel de actividad entre ratones TSD y de control. Muchos de estos genes están vinculados a la salud mitocondrial y la producción de energía.

Tales cambios indican que la privación del sueño afecta directamente la manera en que funcionan los genes, particularmente aquellos relacionados con la gestión de energía y la división celular. Un análisis más profundo confirmó que los genes asociados con la función mitocondrial estaban entre los más afectados, destacando la conexión entre el sueño y la gestión energética celular.

Aumento del Estrés Oxidativo en Ovocitos de Ratones Privados de Sueño

Uno de los problemas clave identificados en el estudio fue el aumento de los niveles de estrés oxidativo en las células de huevo de los ratones con TSD. Los investigadores midieron la cantidad de ROS presente en estas células y encontraron que la privación del sueño causaba un aumento significativo en los niveles de ROS. Esto es preocupante ya que altos niveles de ROS pueden dañar las células y llevar a problemas tanto en la calidad del óvulo como en el desarrollo del embrión.

Cuando el cuerpo está privado de sueño, tiene que trabajar más para mantener los niveles de energía, lo que resulta en un mayor uso de oxígeno y, en consecuencia, más producción de ROS. Con el tiempo, el exceso de ROS puede dañar estructuras celulares importantes, incluyendo las de las células de huevo, llevando a una menor calidad y menor potencial de desarrollo de los embriones.

El Impacto de la Privación del Sueño en la Función Mitocondrial de los Ovocitos

Debido a su papel crucial en la producción de energía, las mitocondrias en las células de huevo también fueron estudiadas. Los investigadores encontraron varios cambios relacionados con la salud mitocondrial en las células de huevo de los ratones con TSD. Notablemente, aunque el número de copias de ADN mitocondrial aumentó en los ovocitos inmaduros, disminuyó en los ovocitos maduros. Esto sugiere que la privación del sueño interrumpe la función mitocondrial normal y el equilibrio energético en estas células.

Un hallazgo crítico fue que las células de huevo deprivadas de sueño mostraron una distribución anormal de mitocondrias. Las células de huevo sanas tienen una disposición específica de mitocondrias que les permite funcionar correctamente. Sin embargo, en los ratones con TSD, hubo un cambio notable en cómo estaban espaciadas las mitocondrias a lo largo de las células, lo que llevó a que hubiera menos energía disponible durante etapas importantes de desarrollo.

Cambios en el Potencial de Membrana Mitocondrial en Ovocitos

Otro aspecto evaluado fue el potencial de membrana mitocondrial, un indicador esencial de la salud mitocondrial. Los resultados mostraron que las células de huevo inmaduras en los ratones con TSD tenían un nivel de actividad mitocondrial más alto al principio, probablemente como una medida compensatoria para hacer frente a las mayores demandas energéticas. Sin embargo, las células de huevo maduras exhibieron una actividad mitocondrial significativamente más baja, lo que corresponde a una menor calidad del óvulo.

Efectos de la Privación del Sueño en la Formación de Huso y Alineación de Chromosomas

Además de los problemas mitocondriales, los investigadores observaron la formación de huso y alineación de cromosomas en las células de huevo maduras. Una estructura de huso adecuada es crucial para la correcta distribución del material genético durante la división celular. Los ratones con TSD tuvieron una mayor ocurrencia de estructuras de huso anormales y cromosomas desalineados, lo que podría llevar a problemas de desarrollo para los embriones.

Los altos niveles de estrés oxidativo en los ratones con TSD probablemente contribuyeron a estos defectos, ya que el daño oxidativo puede desestabilizar los husos e impactar el comportamiento de los cromosomas durante las etapas críticas de la división celular.

Conclusión

Los impactos de la privación del sueño son extensos y pueden comprometer gravemente la salud reproductiva femenina. Este estudio destaca los efectos negativos de la TSD en los niveles de hormonas sexuales, la calidad de los óvulos y la capacidad general de los embriones para desarrollarse correctamente. Los hallazgos subrayan la importancia de entender la relación entre el sueño y la salud reproductiva, particularmente para las mujeres. Se necesita más investigación para explorar estos vínculos, pero está claro que dormir lo suficiente es crucial para mantener una función reproductiva saludable y un desarrollo embrionario exitoso.

Fuente original

Título: Maternal total sleep deprivation causes oxidative stress and mitochondrial dysfunction in oocytes associated with fertility decline in mice

Resumen: Previous studies have shown sleep deprivation has an impact on several aspects of health and disease. Sleep deprivation suppresses melatonin production and excessive HPA activation in women, which may reduce the chances of fertility. However, little is known about how and by what relevant mechanisms it affects female fertility. In this study, female mice underwent 72 hours of total sleep deprivation (TSD) caused by rotating wheel or 2 different controls: a stationary wheel, or forced movement at night. Even though, there was no evident anomaly of natural ovulation, the TSD female mice showed impaired early embryo development . Overall levels of estrogen and FSH were lower throughout the estrus cycle (especially in proestrus). RNA Sequencing (RNA-Seq) was used to discover differentially expressed genes (DEGs) that might be involved in oocyte quality after TSD. A total of 42 genes showed significant differential expression in GV oocytes after TSD. These included genes such as Usmg5, Atp5k, Ccnd2 and Tpm3, which were enriched in gene ontology terms of mitochondrial protein complex, oxidoreductase activity, cell division, cell cycle G1/S phase transition, as well as others. The increased concentrations of reactive oxygen species (ROS) in germinal vesicle (GV) and metaphase II (MII) oocytes from TSD mice were observed, which might be induced by impaired mitochondrial function caused by TSD. The GV oocytes displayed increased mitochondrial DNA (mtDNA) copy number and a significant transient increase in inner mitochondrial membrane potential ({bigtriangleup}{psi}m) from the TSD mice probably due to compensatory effect. In contrast, MII oocytes in the TSD group showed a decrease in the mtDNA copy number and a lower {bigtriangleup} {psi}m compared with the controls. Furthermore, abnormal distribution of mitochondria in the GV and MII oocytes was also observed in TSD mice, suggesting mitochondrial dysfunction. In addition, abnormal spindle and abnormal arrangement of chromosomes in MII oocytes were markedly increased in the TSD mice compared with the control mice. In conclusion, our results suggest that TSD significantly alters the oocyte transcriptome, contributing to oxidative stress and disrupted mitochondrial function, which then resulted in oocyte defects and impaired early embryo development in female mice.

Autores: Ziyun Yi, Q.-x. Liang, Q. Zhou, Y. Lin, Q.-r. Meng, J. Li, C. Zhang, H. Schatten, J. Qiao, Q.-Y. Sun

Última actualización: 2024-06-15 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.13.598954

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.13.598954.full.pdf

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