Se avanza hacia nuevos tratamientos para trastornos del sueño

Un tercio de todos los estadounidenses tiene dificultades para dormir, y muchos de ellos recurren a los suplementos de melatonina para conseguir algunas horas de sueño. Sin embargo, los científicos no entienden completamente el papel de la melatonina en el reloj biológico, lo que dificulta el desarrollo de medicamentos para los trastornos del sueño sin varios efectos secundarios.

Un equipo internacional de científicos ha arrojado luz muy necesaria sobre los efectos de la melatonina, abriendo las puertas al desarrollo de nuevos fármacos para los trastornos del sueño y otros problemas de salud afectados por la melatonina. Desarrollaron modelos en 3D de las diminutas antenas, llamadas receptores, en la superficie de las células que sincronizan el reloj interno del cuerpo con el ciclo del día y la noche.

“Nuestro objetivo es proporcionar la información estructural a otros investigadores que puedan usarla para diseñar nuevos compuestos farmacológicos o estudiar las mutaciones de estos receptores en pacientes”, dice el autor correspondiente Vadim Cherezov, científico del Instituto Bridge en el Centro Michelson de Convergencia de Biociencia de la Universidad del Sur de California (USC), en Estados Unidos.

La creación de los mapas 3D de los dos receptores de melatonina, MT1 y MT2, es fundamental para entender cómo funciona el reloj biológico. Los científicos pueden usar esta información para diseñar moléculas de fármacos que se unan a los receptores de melatonina y supervisar los efectos potenciales. Los beneficios podrían ir más allá de mejorar el sueño.

“Estos datos nos ayudarán a diseñar medicamentos que interactúen solo con estos receptores, con la esperanza de que podamos tratar una variedad de afecciones, como la diabetes, los cánceres y los trastornos del sueño, de una manera más específica”, apunta el doctor en Farmacología Bryan L. Roth, profesor de la Facultad de Medicina de la UNC.

Los hallazgos sobre los receptores de melatonina se detallan en dos artículos publicados en la edición de este miércoles de la revista ‘Nature’. La melatonina es generada en el centro del cerebro por la glándula pineal, una vez descrita por el filósofo Descartes como el “alma” del cerebro y el cuerpo.

Los seres humanos responden naturalmente a los cambios de la luz del día a través de la glándula pineal, cerca del hipotálamo. Al caer la noche, la glándula produce más melatonina, que luego se une a los receptores MT1 y MT2 de las células. Antes del amanecer, la glándula disminuye los niveles de melatonina, lo que indica que es hora de despertar.

Localizados dos de 800 receptores del cuerpo humano

MT1 y MT2 se encuentran entre los aproximadamente 800 receptores que hay en el cuerpo humano. Estos receptores, conocidos como “receptores acoplados a proteínas G” (GPCR, por sus siglas en inglés) aparecen en la superficie de una célula. Los receptores actúan como una especie de bandeja de entrada de correo electrónico, transmitiendo información a la célula para desencadenar una cascada de actividad.

Alrededor de un tercio de todos los medicamentos en el mercado están diseñados para unirse con los GPCR. Cada receptor tiene un papel diferente en la regulación de las funciones en el cuerpo, muchas de las cuales son críticos para la supervivencia básica, como el hambre y la reproductividad. La mayor parte de estos receptores también tienen algún papel en el sistema olfativo humano: el gusto y el olfato.

Los científicos de todo el mundo han obtenido estructuras de menos de una décima parte de estos receptores hasta el momento. MT1 y MT2 están entre las últimas. Los receptores MT1 y MT2 son importantes para múltiples procesos, incluida la reproducción e incluso algunos tipos de cáncer.

“Al comparar las estructuras 3D de los receptores MT1 y MT2, podemos discernir mejor las diferencias estructurales únicas que distinguen a los dos receptores entre sí, y sus funciones en el reloj biológico”, afirma Wei Liu del Instituto Biodesign de la Universidad Estatal de Arizona. “Armado con este conocimiento, se vuelve más fácil diseñar moléculas similares a medicamentos que se unirán a un solo receptor u otro, pero no a ambos. Esta unión selectiva es importante ya que minimizará los efectos secundarios no deseados”.

Las estructuras de ambos receptores se obtuvieron utilizando un láser, llamado ‘Linac Coherent Light Source’ (LCLS) en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, que utiliza rayos X para tomar imágenes de acción de los átomos y moléculas del receptor en movimiento.

“Debido al pequeño tamaño de los cristales, no habría sido posible realizar estas mediciones en ningún otro lugar que no fuera LCLS –dice el coautor Alex Batyuk, científico del Laboratorio Nacional de Aceleradores de SLAC–. Debido al brillo extremo y la duración del pulso corto de LCLS, pudimos recopilar cientos de miles de imágenes de los cristales para descubrir la estructura tridimensional de estos receptores”.

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