Hay personas ‘matutinas’ que madrugan sin problema y empiezan con energía y otras que son ‘vespertinas’ y prolongan su actividad hasta entrada la noche. La inmensa mayoría está entre medias / UAH

El reloj biológico, el ‘amo y señor’ de nuestros ritmos diarios

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El último Premio Nobel de Medicina ha ido a parar a los estadounidenses Jeffrey Hall, Michael Rosbash y Michael Young por sus descubrimientos sobre los ritmos circadianos. En esta entrevista, la profesora de la UAH Carmen Muñoz Moreno, del departamento de Biología de Sistemas, habla sobre la trascendencia de este reconocimiento y sobre la importancia del reloj biológico.

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Universidad de Alcalá

Qué es el reloj biológico, profesora?

Profesora Carmen Muñoz

Profesora Carmen Muñoz

Son mecanismos fisiológicos capaces de regular de forma rítmica el funcionamiento de los seres vivos. Estos relojes hacen posible que los animales, y entre ellos los hombres, poseamos una organización temporal intrínseca o rítmica de los cambios fisiológicos e incluso comportamentales. Esto quiere decir que un animal es fisiológicamente diferente en distintos momentos del día o en las diferentes estaciones del año y ese cambio es regular o cíclico, es decir, marca un ritmo de variación. Si ese ritmo se produce cada 24 horas, se trata de un ritmo circadiano (del latín circa, que significa ‘alrededor de’ y dies, que significa ‘día’). Por poner un ejemplo: nuestra temperatura corporal presenta su valor mínimo al despertar y, a lo largo del día, tenemos valores más altos para volver a disminuir nuevamente durante la noche. Este patrón se repite cada 24 horas.

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¿Dónde está el reloj biológico?

La mayor parte de los relojes se encuentran relacionados con  el sistema nervioso de los animales. En la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) se trata de unas pocas neuronas aisladas, en algunos invertebrados son los ojos o estructuras relacionadas quienes están implicados en el control circadiano, en peces, anfibios o reptiles está relacionado con las células fotosensibles de la glándula pineal y en los mamíferos se localiza en el núcleo supraquiasmático (NSQ) formado por neuronas y situado en la región hipotalámica. El NSQ es el reloj principal que coordina a otros relojes que hay en células no nerviosas situadas en diferentes órganos y tejidos como el hígado, pulmones, bazo, timo, glándulas suprarrenales, células sanguíneas, etc.

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¿Cómo funciona este reloj, funciona igual en todos los seres humanos?

Su funcionamiento sigue siendo motivo de estudio, aunque sí se conoce cada vez más cómo funciona en todos los seres humanos. Ya se constató que su destrucción lleva a la ausencia de ritmos circadianos y que si se cultivaban células del NSQ ‘in vitro’ mantenían su propio ritmo en ausencia de señales externas.

Además se sabe que su actividad está modulada por factores ambientales como la luz. En los mamíferos y el hombre, el NSQ recibe información a través de la retina de los ciclos diarios de luz y oscuridad del ambiente y sincroniza el ritmo de actividad funcional. Además, le va a ayudar la glándula pineal (epífisis) que va a producir una hormona llamada melatonina. Esta hormona se produce por la noche, por el control que ejerce sobre ella el NSQ con un ritmo circadiano. Esta secreción es importante en el control de los ritmos estacionales reproductores de animales mamíferos y en el hombre para inducir el sueño.

La alternancia rítmica, como si se tratara de las oscilaciones de un péndulo, entre el aumento y la inhibición de la expresión de los genes y el aumento y disminución de sus proteínas, es la clave del reloj

Las investigaciones llevadas a cabo por Hall, Rosbach y Young desde los años 80 a la actualidad han llevado al descubrimiento de los mecanismos moleculares de control de los ritmos circadianos. Sus resultados, que han sido premiados con el Nobel de Medicina recientemente, han llevado a la identificación de genes (period y timeless) y  sus productos,  proteínas (per y tim) que están implicadas en la sincronización del ritmo biológico con el ciclo luz-oscuridad.

Resumiendo, la alternancia rítmica, como si se tratara de las oscilaciones de un péndulo, entre el aumento y la inhibición de la expresión de los genes y el aumento y disminución de sus proteínas, es la clave del reloj y abre un importante campo para la investigación, ya que este tema tiene implicaciones importantes en la salud.

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¿Podríamos vivir sin reloj biológico?

Esta ‘ritmicidad’ interna, que aparece en los seres vivos, se ha mantenido a lo largo de la evolución desde los organismos unicelulares a los pluricelulares como los hongos, plantas, animales y seres humanos. La mayor ventaja adaptativa de los relojes biológicos es que son predictivos. Esto significa que capacitan al animal para que anticipe los efectos corporales preparando al organismo para afrontar cambios en lugar de corregirlos después de que sucedan. Por ejemplo, el cuerpo prepara sus energías para empezar el día y por ello al amanecer cuando nuestro sueño es profundo y nuestra temperatura corporal es baja, se libera la hormona cortisol que aumenta la glucosa en sangre que es nuestra fuente de energía. En el hombre numerosas funciones muestran un ritmo circadiano como ciclo sueño-vigilia, la temperatura corporal, los niveles de muchas hormonas, el metabolismo y la presión arterial.

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¿Y si se producen alteraciones de los ritmos circadianos?

Cuando los desajustes se producen de manera crónica pueden incidir negativamente en la salud humana. Los resultados en investigación en este campo apuntan a relacionar las alteraciones en los ritmos con patologías como el cáncer, diabetes tipo II, trastornos del sueño, trastorno afectivo estacional, depresión, trastorno bipolar e incluso alteración de la función cognitiva y formación de recuerdos.

La luz es un factor vital para los seres vivos pero por ejemplo una exposición excesiva a la luz en horas en las que se debe estar en oscuridad puede perturbar el reloj

Como se sabe, la luz es un factor vital para los seres vivos pero por ejemplo una exposición excesiva a la luz en horas en las que se debe estar en oscuridad puede perturbar el reloj y afectar a algo tan básico e importante como el sueño y necesitamos dormir bien para tener una función cerebral adecuada. La mayor parte de los seres vivos tienen un ritmo de descanso-actividad y el acto de dormir ha sido importante desde el punto de vista adaptativo porque garantiza al organismo la conservación y restauración de la energía necesarias para las funciones en actividad. Aunque parezca que el sueño nos desconecta o apaga, el cerebro está muy activo ayudándonos a consolidar lo aprendido y nuestros recuerdos. Por eso es crucial que los niños duerman bien, el horario prolongado de la televisión, el uso de aparatos tecnológicos como móviles y tablets con iluminación artificial intensa en la hora de antes de dormir puede alterar el ritmo.

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¿Qué trascendencia tienen los hallazgos que han realizado los galardonados con el Nobel?

Las investigaciones de los científicos premiados son fundamentales para la comprensión del funcionamiento de los relojes biológicos, lo que puede llevar a los investigadores a diseñar tratamientos para los trastornos del sueño, para paliar los problemas de desajuste horario en personas con turnos de trabajo nocturno o que viajan mucho y sufren el ‘jet lag’.

En personas con otros problemas de salud, quizás los tratamientos cuya periodicidad esté coordinada con el reloj biológico podría incrementar la eficacia del fármaco. En este sentido hay que decir que no todos tenemos igual el reloj biológico y que hay personas que son ‘matutinas’ que madrugan sin problema y empiezan con energía y otras que son ‘vespertinas’ y que prolongan su actividad hasta entrada la noche. La inmensa mayoría está entre medias. El tratamiento personalizado puede ser mucho más eficaz. Sus investigaciones también nos permitirán conocer más sobre la regulación del funcionamiento del cuerpo humano y de otros animales y avanzar en el campo de la fisiopatología y la búsqueda de dianas terapéuticas para enfermedades antes mencionadas.

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