Departamento de Ciencias Biomédicas Básicas de la Facultad de Ciencias Biomédicas y de la Salud de la Universidad Europea de Madrid.

LOS ENGRANAJES DE NUESTRO RELOJ BIOLÓGICO

Biología CelularBC
FisiologíaFI
GenéticaGE
MedicinaME
OdontologíaOD
BiotecnologíaBI
FarmaciaFA
FisioterapiaFI
EnfermeríaEN
NutriciónNU

22-05-2018

El pasado mes de octubre, la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska decidió otorgar el Premio Nobel de Medicina y Fisiología 2017 a los investigadores estadounidenses Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young por sus investigaciones sobre el mecanismo por el que funcionan nuestros relojes biológicos. Este hecho supuso el empujón definitivo para colocar al fin a la cronobiología en el lugar destacado que merece en el estudio de nuestra fisiología. Y es que, aunque no siempre seamos conscientes de ello, lo que ocurre en nuestro organismo está dirigido por procesos cíclicos, como la sucesión de días y noches o las estaciones, y eso determina que la mayor parte de nuestros procesos fisiológicos sean rítmicos, como un mecanismo para anticiparnos (y de esa forma adaptarnos) a dichos cambios ambientales, que siempre suceden, y siempre lo hacen de la misma manera. 

Figura 1. Transmisión de la información luminosa a los relojes principal y periféricos (modificado de Buttgereit et al., 2015).
Figura 1. Transmisión de la información luminosa a los relojes principal y periféricos (modificado de Buttgereit et al., 2015).

Si lo pensamos, muchos de nuestros procesos fisiológicos son rítmicos: el latido cardiaco, el ciclo menstrual, la alimentación, el sueño/vigilia… Seguro que habéis oído hablar de que la fiebre sube más por la noche, o que es mejor hacer deporte o acudir a clase en un determinado momento del día más que en otro. Eso es porque estas y muchas otras variables que controlan nuestra fisiología están reguladas por los llamados relojes biológicos.  

Dependiendo de cuánto dure el ciclo descrito por un reloj, podemos hablar de ritmos circadianos (con una duración cercana a 24 horas), ultradianos (menor de 24 horas) o infradianos (mayor de 24 horas).

Los relojes están presentes en todas y cada una de nuestras células, pero no todos son igual de importantes. En los mamíferos, se considera que el reloj circadianos principal está situado en el hipotálamo, en un pequeño conjunto de neuronas que conforman el núcleo supraquiasmático (NSQ). Este NSQ recibe la información luminosa (o la ausencia de ella) a través de una vía neural que se origina en la retina. Una vez en el NSQ, esta información de luz u oscuridad es transmitida vía nerviosa a diferentes localizaciones de nuestro organismo. Una de ellas es la glándula pineal, situada en el encéfalo, que libera una neurohormona denominada melatonina (MEL). La MEL únicamente se sintetiza y libera al torrente circulatorio en oscuridad, y su principal función es informar de la ausencia de luz ambiental a los tejidos de nuestro organismo. Es decir, resumiendo todo el proceso, los estímulos fóticos recibidos por la retina señalizan a todos los tejidos de nuestro organismo (que se consideran relojes periféricos) gracias a la acción conjunta de las vías nerviosas que parten del NSQ y a la MEL circulante

(Figura 1). En último término, esto permite que todas las células de nuestro organismo puedan responder de forma coordinada al mismo estímulo, con el fin de que nuestra respuesta global esté sincronizada con el ambiente.   
Figura 2. Mecanismo básico de funcionamiento de los genes reloj (Belden et al., 2006).
 

El mecanismo esencial de funcionamiento de los relojes circadianos se basa en la existencia de los denominados genes reloj. Varios de ellos fueron descubiertos y caracterizados por los Doctores Hall, Roshbash y Young, lo que les ha hecho merecedores de este galardón. Básicamente, estos genes participan en bucles de retroalimentación positivos y negativos en los que los productos de la expresión de determinados genes inhiben su propia transcripción, generando una ritmicidad de aproximadamente 24 horas. Los principales componentes de los relojes de los mamíferos son los genes Clock y Bmal1 (considerados parte del bucle positivo), y los genes Per y Cry (considerados los elementos negativos). Básicamente, en el bucle de retroalimentación positivo, las proteínas CLOCK y BMAL1 heterodimerizan en el citosol y se traslocan al núcleo, donde activan la transcripción de los genes reloj Per y Cry, así como de otros genes denominados “genes controlados por el reloj” (que incluyen reguladores clave del ciclo celular y el metabolismo). El bucle de retroalimentación negativo implica al heterodímero PER:CRY (sintetizados a partir de los genes Per y Cry que acaban de activarse), que se trasloca al núcleo, reprimiendo su propia transcripción al desacoplar CLOCK y BMAL1 del promotor de Per y Cry. La ritmicidad cercana a las 24 horas del reloj molecular deriva también de modificaciones post-traduccionales que afectan a la estabilidad y a la translocación de los genes reloj al núcleo (Figura 2). 

Ahora que sabes cómo los genes reloj regulan tus ritmos, contesta a esta pregunta: ¿cuándo estudias mejor, por la mañana o por la noche? Sea cual sea tu respuesta, seguro que tienes amigos que responden lo contrario. ¿Significa que alguno de vosotros está equivocado? No, siempre que no hablemos de cambios drásticos de horario. Y es que, si bien el funcionamiento básico de los relojes circadianos es el mismo en todos los individuos, existen diferencias que hacen que nuestros ritmos estén ligeramente adelantados o retrasados respecto a los de otras personas. Son los llamados cronotipos, y existen de dos tipos, matutinos y vespertinos (también llamados coloquialmente “alondras” o “búhos”), además de por supuesto un cronotipo intermedio. Podrías clasificarte en el grupo de las alondras si sueles levantarte en cuanto suena el despertador y estás activo por la mañana y en cambio mucho menos durante la noche. Si te pasa lo contrario, serías un búho. ¿Aún no sabes en qué cronotipo clasificarte? Puedes intentar descubrirlo haciendo este sencillo test (http://www.um.es/cronobiologia/taller-del-relojero/autoevaluacion/test-matutinidad-vespertinidad/).

El problema viene cuando estos desfases y desajustes en nuestros ritmos biológicos son demasiado grandes, lo cual se conoce como cronodisrupción. Y es que los humanos estamos dirigidos por tres tiempos diferentes: el tiempo biológico (o interno, el que marcan los relojes de nuestras células), el tiempo artificial (¿a que no cenas con la luz apagada a pesar de que fuera sea de noche?) y el tiempo social (esos planes con amigos que se alargan hasta demasiado tarde…). Cuando estos tres tiempos se desacompasan, es cuando consideramos que nuestros ritmos biológicos han entrado en cronodisrupción. Y esto acarrea problemas como el jet-lag, el mal humor, desórdenes digestivos, e incluso puede desencadenar patologías más graves como diabetes o hipertensión.

La buena noticia es que la cronodisrupción se puede combatir, y existen una serie de acciones para mantener en buen estado nuestro reloj interno. Podríamos resumirlas en tres estrategias: regularizar, contrastar día y noche y sincronizar nuestros ritmos. Y es que cuidando hábitos tan sencillos como comer y dormir todos los días a la misma hora, exponernos a mucha luz por el día pero nada por la noche (ni siquiera leer esos últimos Whatsapp en la cama antes de dormir), hacer ejercicio regular (y a ser posible siempre a la misma hora), cenar dos horas antes de acostarnos… contribuimos al buen funcionamiento de nuestro reloj interno.

Referencias:
·    Belden, W.J. et al. (2006) CLOCK leaves its mark on histones. Trends in Biochemical Sciences, 31:610-613.
·    Buttgereit, F. et al. (2015) Clocking in: chronobiology in rheumatoid arthritis. Nature Reviews Rheumatology 11:349–356. 
·    Madrid, J.A., Rol., M.A. (2015) Ritmos, relojes y relojeros. Una introducción a la Cronobiología. Revista Eubacteria. Especial de Cronobiología, 33:1-8.
·    Grupo Cronolab de la Universidad de Murcia: http://www.um.es/cronobiologia/


FIRMA
Dra. Clara Azpeleta Noriega

www.biomedicasbasicas-uem.com utiliza cookies propias y de terceros para su funcionamiento. Para más información sobre las cookies utilizadas consulta nuestra

POLÍTICA DE COOKIES