Cosa ci fa addormentare? La risposta potrebbe risiedere non solo nel nostro cervello, ma anche nella sua complessa interazione con i microrganismi che vivono nel nostro intestino. Una nuova ricerca della Washington State University suggerisce un nuovo paradigma per la comprensione del sonno, dimostrando che una sostanza presente nelle pareti reticolari dei batteri, nota come peptidoglicano, si trova naturalmente nel cervello dei topi ed è strettamente legata al ciclo del sonno.

Questi risultati servono ad aggiornare un’ipotesi più ampia che è stata sviluppata alla WSU per anni, ossia che il sonno nasce dalla comunicazione tra i sistemi di regolazione del sonno del corpo e i numerosi microbi che vivono dentro di noi. “Questo ha aggiunto una nuova dimensione alle nostre precedenti scoperte”, ha dichiarato Erika English, dottoranda alla WSU e autrice principale di due articoli scientifici pubblicati di recente che presentano i risultati.

Il sonno come risultato dell’interazione tra il corpo e i suoi microrganismi

L’idea che il sonno derivi da questo “stato olobionte” fa parte di un crescente numero di prove che suggeriscono che il nostro microbioma intestinale svolge un ruolo importante nella cognizione, nell’appetito, nel desiderio sessuale e in altre attività – una visione che capovolge i tradizionali modelli di cognizione incentrati sul cervello e che ha implicazioni per la nostra comprensione dell’evoluzione e del libero arbitrio, nonché per lo sviluppo di futuri trattamenti per i disturbi del sonno.

Recenti scoperte sul peptidoglicano (PG) supportano questa ipotesi e suggeriscono un possibile ruolo regolatore dei prodotti della parete cellulare batterica nel sonno. È noto che il PG favorisce il sonno quando viene iniettato negli animali, ma fino a poco tempo fa si riteneva che non entrasse naturalmente nel cervello. Gli inglesi hanno scoperto che il PG, insieme alle molecole recettoriali coinvolte nella segnalazione e nella comunicazione del PG, è presente in vari siti del cervello, con concentrazioni che variano a seconda dell’ora del giorno e della privazione del sonno.

I risultati sono stati pubblicati a luglio su Frontiers in Neuroscience; il ricercatore di lunga data sul sonno e professore reggente della WSU James Krueger è coautore dell’articolo. English è anche l’autore principale di un recente articolo pubblicato insieme a Krueger sulla rivista Sleep Medicine Reviews, che presenta l’ipotesi dello “stato olobionte” del sonno. L’articolo riunisce due opinioni prevalenti. Uno presuppone che il sonno sia regolato dal cervello e dai sistemi neurologici. L’altra si concentra sul “sonno locale”, che considera il sonno come il risultato di un accumulo di stati simili al sonno in piccole reti cellulari in tutto il corpo. Tali stati simili al sonno sono stati osservati in cellule in vitro, nel cosiddetto modello del “sonno in un piatto”.

Quando queste piccole fasi di sonno si accumulano, come quando si spengono le luci in una casa, il corpo passa dalla veglia al sonno. La nuova ipotesi unisce queste teorie e suggerisce che il sonno è il risultato dell’interazione tra il corpo e i suoi microrganismi, due sistemi autonomi che interagiscono e si sovrappongono. “Non si tratta di uno o dell’altro, ma di entrambi. Devono lavorare insieme”, ha detto English. “Il sonno è davvero un processo. Si verifica a velocità diverse per i diversi livelli di organizzazione delle cellule e dei tessuti ed è il risultato di un coordinamento completo”.

Modelli di sonno e funzione del microbioma intestinale

I collegamenti tra il microbioma e il comportamento stanno emergendo su diversi fronti, suggerendo che i microrganismi formati nell’intestino svolgono un ruolo importante nella cognizione e nei comportamenti umani di base. Questo lavoro ribalta la visione tradizionale della neurologia umana, suggerendo che essa non è interamente dall’alto verso il basso, cioè il risultato di processi decisionali nel cervello, ma dal basso verso l’alto, cioè guidata da minuscoli organismi la cui evoluzione ha reso gli animali i loro ospiti e le cui esigenze influenzano le attività e la cognizione dei loro ospiti.

“Abbiamo un’intera comunità di microbi che vive dentro di noi. Questi microbi hanno una storia evolutiva molto più lunga di quella di qualsiasi mammifero, uccello o insetto: molto più lunga, miliardi di anni”, ha detto Krueger, che nel 2023 è stato nominato dalla Sleep Research Society “leggenda vivente della ricerca sul sonno”. “Crediamo che l’evoluzione del sonno sia iniziata eoni fa con il ciclo di attività/inattività dei batteri e che le molecole che guidavano quel ciclo siano legate a quelle che oggi guidano la cognizione”.

Il lavoro di English si basa sui legami noti tra batteri e sonno, tra cui il fatto che i modelli di sonno influenzano la funzione del microbioma intestinale e che le infezioni batteriche inducono le persone a dormire di più. I nuovi risultati sollevano domande che English vorrebbe approfondire. “Ora che il mondo ha riconosciuto l’importanza dei microbi non solo per le malattie ma anche per la salute, è un momento molto eccitante per espandere la nostra comprensione di come comunichiamo con i nostri microbi e di come i nostri microbi comunicano con noi”, ha detto la ricercatrice.