Cualquiera que haya intentado alguna vez modificar drásticamente su horario de sueño (por ejemplo, pasar de trabajar de día a trabajar de noche) sabe que es una de las tareas biológicas más difíciles que podemos asumir. Incluso alterar los patrones de sueño por un par de horas (como el cambio que experimentan los viajeros a través del país) puede ser perturbador y suficiente para hacernos sentir cansados, mentalmente confusos y malhumorados. Pero, ¿por qué somos tan inflexibles cuando se trata de nuestra rutina diaria? ¿Por qué nuestros cuerpos, por lo demás diversos, son tan sensibles a un ajuste de nuestros relojes biológicos por unas pocas horas? Quizás se deba a que millones de años de evolución han llevado a un reloj biológico diario tan ajustado que esta sensibilidad es adaptativa.
Los ritmos circadianos (del latín “alrededor” y “día”) son patrones biológicos endógenos que giran en torno a un ciclo diario. Se encuentran en todos los organismos que tienen una vida que dura más de un día. Son adaptativos en el sentido de que permiten que un organismo anticipe los cambios en su entorno según la hora del día, en lugar de ser una víctima pasiva de ellos. Por lo tanto, para fomentar esa preparación, por lo general implican la coordinación de una serie de actividades fisiológicas, como la conducta de comer/beber, la secreción hormonal, la actividad locomotora y la regulación de la temperatura.
Un núcleo principal del cerebro de los mamíferos, ubicado en el hipotálamo y llamado núcleo supraquiasmático (SCN), es responsable de actuar como el cronometrador maestro en los mamíferos. Cuando se lesiona el SCN (es decir, en roedores), se produce una alteración completa de los ritmos circadianos. Los animales no demostrarán adherencia a un horario diario, dormirán y se despertarán al azar (aunque seguirán durmiendo la misma cantidad total de tiempo cada día).
El SCN recibe información de las células ganglionares de la retina, que lo mantienen informado de si hay luz u oscuridad, y mantiene su sincronía con un horario diurno. Sin embargo, no depende completamente de la entrada visual para medir el tiempo. Se cree que una serie de otras señales ambientales, como la disponibilidad de alimentos, la interacción social y la información sobre el entorno físico (aparte de la luz) juegan un papel importante en la capacidad del SCN para mantener ritmos diarios regulares.
Aunque el SCN es el centro de los ritmos circadianos, parece que muchas células individuales no están directamente controladas por el SCN. En cambio, se cree que mantienen sus propios mecanismos de cronometraje. Conocidas como osciladores periféricos, estas células están presentes en una serie de órganos en todo el cuerpo y pueden ser sensibles a las señales ambientales, así como a las señales del SCN.
Entonces, ¿cómo “mantienen el tiempo” las neuronas del SCN? Parecen estar controlados por un ciclo de expresión génica que consiste en un mecanismo natural de retroalimentación negativa. La siguiente es una versión simplificada de este mecanismo. Las células del SCN producen una proteína conocida como RELOJ (ciclos locomotores circadianos kaput). Esta proteína se une a otra, BMAL1, y actúan como factor de transcripción, impulsando la síntesis de las proteínas periodo (PER) y criptocromo (CRY). Cuando se han creado grandes cantidades de PER y CRY, forman un complejo e inhiben la actividad de CLOCK/BMAL1, inhibiendo así su propia producción. Gradualmente, las proteínas PER y CRY se degradan, lo que permite que CLOCK y BMAL1 comiencen a promover la producción de PER y CRY nuevamente. El ciclo tarda constantemente alrededor de 24 horas en completarse antes de que se repita,
Los trastornos del SCN pueden dar lugar a trastornos del sueño, como el síndrome de la fase avanzada del sueño (dormir y levantarse temprano) o el síndrome de la fase tardía del sueño (preferencia por las noches y retraso en el sueño). Ahora se está prestando más atención al papel que puede desempeñar un sistema circadiano disfuncional en los problemas de comportamiento ya identificados. Una revisión reciente en PloS Genetics examina la posible influencia que las alteraciones del ritmo circadiano pueden tener en trastornos como la depresión , la esquizofrenia e incluso el autismo.
Las interrupciones circadianas están presentes en todos los principales trastornos afectivos, incluidos la depresión, el trastorno bipolar y la esquizofrenia. Aunque aún no se conoce el papel exacto que juegan los ritmos circadianos en estos trastornos, puede ser sustancial. Esto está respaldado por la influencia que los cambios en los patrones de sueño pueden tener en el alivio de los síntomas primarios de estos trastornos. Por ejemplo, se ha demostrado que la privación del sueño tiene un efecto antidepresivo (aunque de corta duración) en los pacientes. Y algunos trastornos afectivos, como el trastorno afectivo estacional, parecen tener su base en la duración del día y dan forma a los estados emocionales.
Los trastornos del espectro autista (TEA) se correlacionan con niveles bajos de melatonina, y un gen responsable de la síntesis de melatonina se considera un gen de susceptibilidad al autismo. Los ratones con una forma mutante de este gen muestran deficiencias en la interacción social, ansiedad y mayor frecuencia de convulsiones. Se postula que los problemas de comportamiento en los TEA pueden estar influenciados por la falla del reloj circadiano de un individuo para tomar nota de manera efectiva de las señales sociales y ambientales.
Se ha descubierto que las variantes de varios genes que controlan el tiempo, como PER1, CLOCK y CRY, están asociadas con trastornos del comportamiento. Aún no se ha determinado si estas variaciones son causales, contribuyentes o no están relacionadas con los trastornos. Sin embargo, teniendo en cuenta cuán influyente puede ser una alteración de los ritmos circadianos en nuestra vida cotidiana, parece lógico investigar la posibilidad de su contribución a las patologías.
Barnard, AR, Nolan, PM, Fisher, EM (2008). Cuando los relojes van mal: consecuencias neuroconductuales de la sincronización circadiana interrumpida. PLoS Genetics, 4 (5), e1000040. DOI: 10.1371/journal.pgen.1000040
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