Como seres vivos, los humanos habitamos un planeta que lleva millones de años girando en torno al sol y a sí mismo. Evolutivamente nos hemos adaptado a ese ritmo y nuestra biología se acomodó para transitar de manera coherente con ese entorno. En este sentido, distintos estudios han determinado que los procesos biológicos que definen nuestro funcionamiento no son constantes, observándose en ellos periodos de alta y baja actividad. Estas fluctuaciones en el funcionamiento definen ritmos biológicos altamente predecibles que pueden ser diarios, mensuales, estacionales o incluso anuales.
La cronobiología es una disciplina que estudia los distintos procesos internos que le ocurren a un ser vivo de manera cíclica. En particular, los ritmos circadianos (del latín circa y diem, alrededor de un día), son fenómenos que rigen nuestro funcionamiento y que se repiten día tras día en un periodo de aproximadamente 24 horas. La adaptación a estos ritmos supone que nuestro organismo reconozca en qué momento del ciclo está y cuándo este debe ser reiniciado. Para ello, requiere de mecanismos de comunicación y control de las actividades que participan de la identificación de las señales externas, su interpretación y la ejecución de respuestas para funcionar correctamente.
Actualmente, existe un creciente interés por estudiar y comprender cómo se determinan los ritmos de nuestro cuerpo y cómo este orden nos permite anticipar condiciones ambientales que se repiten desde que somos humanos. Un interés principal es poder descifrar cómo esa anticipación nos permite adaptarnos y mantenernos saludables. Si bien estos estudios tienen múltiples dificultades, los avances en esta materia nos han permitido conocer que los animales poseemos mecanismos que regulan nuestro funcionamiento interno en coordinación con las señales externas, tales como ciclos de luz/oscuridad, diferencias de temperatura entre el día y la noche, e intervalos de ayuno/ingesta, entre otros. Este conocimiento adquirido a partir de estudios en animales, permitió identificar un sistema compuesto por los llamados “relojes moleculares internos”, los cuales son moléculas que regulan múltiples sistemas de nuestro organismo.
Estos conocimientos le significaron, en el año 2017, el premio nobel de fisiología o medicina a tres investigadores, por su contribución en el entendimiento de los componentes del reloj molecular y los elementos que este regula. Su contribución, principalmente a partir de los estudios en la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster), nos han permitido entender cómo se regula nuestro funcionamiento interno a partir de las señales del ambiente. Hoy sabemos que existe un grupo de genes conocidos como “genes reloj”, que regulan directa e indirectamente distintos procesos de nuestro organismo en coordinación con las señales externas (como la luz) e incluso las señales que se producen dentro de nuestro mismo cuerpo a lo largo del día.
En concreto, los mamíferos poseemos un “reloj central” ubicado en nuestro cerebro y directamente conectado con los receptores de la luz (asociado al sistema visual) y, complementariamente, tenemos distintos “relojes periféricos” ubicados en muchos órganos (riñón, hígado, grasa, entre otros), los cuales, junto con ejecutar las indicaciones del reloj central, se encargan de enviar señales de vuelta al reloj central, “informándole” sobre las condiciones locales asociadas a su funcionamiento. Entre los procesos en que estos genes reloj influyen están el mantenimiento de los niveles de nutrientes en la sangre, la producción de hormonas, la síntesis de energía en las células y las respuestas de nuestro sistema inmune. Queda así clara la enorme importancia de estos procesos, ya que su desregulación puede llevar a un desbalance de las funciones del organismo y el desarrollo de enfermedades crónicas como obesidad, síndrome metabólico, problemas cardiovasculares y muchos otros.
Para una correcta sincronización entre los distintos elementos, y, por ende, un adecuado desempeño, cada organismo necesita identificar y responder a esas señales del ambiente, y luego ajustar y coordinar su funcionamiento. Por ejemplo, cuando el día se inicia (señal de luz), y con él nuestra actividad aumenta, la demanda energética de nuestro cuerpo se intensifica. Esto supone un requerimiento calórico que determina nuestra ingesta de alimentos y que nuestro metabolismo los procese. Así, cada vez que despertamos, comemos, hacemos ejercicio y nos acostamos a dormir, nuestro reloj interno trabaja para que nuestro organismo responda adecuadamente según las necesidades del momento.
Durante miles de años los ciclos externos se mantuvieron relativamente constantes y eso permitió que los seres vivos acomodaran de manera estable sus relojes internos. Sin embargo, nuestro estilo de vida actual trae consigo distintos cambios en cómo nos relacionamos con las señales externas. La disponibilidad de luz artificial, los patrones de alimentación derivados de los distintos horarios trabajo, los cambios en los hábitos de sueño y el mayor uso de pantallas, entre otros, han significado un cambio importante en la forma en que nuestro organismo debe acomodarse para organizar su funcionamiento. Distintas investigaciones han permitido entender cómo nuestros relojes internos se ven afectados en su sincronía cuando nuestras rutinas cambian. Por ejemplo, personas que trabajan por turnos y mantienen actividad durante la noche, sufren alteraciones de sus ciclos de sueño/vigilia y ayuno/ingesta, que hacen que los relojes se desacomoden. Del mismo modo, individuos que realizan viajes intercontinentales y se ven expuestos a importantes cambios de huso horario, sufren trastornos del sueño y alteraciones de horario de alimentación, que impactan negativamente su funcionamiento interno derivado del desajuste entre los relojes internos y las señales ambientales.
Por otra parte, recientemente el aumento en la contaminación lumínica de las ciudades, sumado a la exposición a luz azul debido al creciente uso de pantallas durante horarios tradicionalmente nocturnos, modifican los patrones de producción de la hormona del sueño, alterando nuestro dormir y con ello los ciclos de nuestro cuerpo. Adicionalmente, investigaciones realizadas en los últimos años, han develado que el creciente aumento en el consumo de dietas ricas en grasa o azúcar refinada impactan negativamente los relojes periféricos y que esto perturba el funcionamiento de nuestro reloj central, favoreciendo la desincronización de nuestros ciclos internos y promoviendo un mal funcionamiento de nuestro metabolismo.
En su conjunto, todas estas modificaciones en las conductas que impactan tanto en las señales externas como las respuestas internas de nuestro reloj molecular generan alteraciones de nuestro funcionamiento que se traducen en la mayor frecuencia de enfermedades crónicas, lo cual está siendo abordado desde distintas perspectivas para poder entender cómo se generan estos desajustes y ofrecer nuevas alternativas terapéuticas, en pos de alcanzar un estado más saludable.
Referencias
- Satchidananda Panda. Circadian physiology of metabolism. Science 2016 Nov 25;354(6315):1008-1015.
- Mohawk JA, Green CB, Takahashi JS. Central and peripheral circadian clocks in mammals. Annu Rev Neurosci. 2012;35:445-62.
- Shannon M Bailey, Uduak S Udoh, Martin E Young. Circadian regulation of metabolism. J Endocrinol 2014 Aug;222(2):R75-96.
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