Reloj biológico: cómo la medicina circadiana permite aprovechar al máximo el ritmo del cuerpo

El reloj biológico de los seres humanos es el que conduce los procesos fisiológicos y las conductas del organismo. Se trata de un conjunto de funciones orgánicas vinculadas al ritmo de vida de forma periódica y en un tiempo puntual.

Esas funciones pueden ser los latidos del corazón, la presión arterial, la respiración y la actividad reproductiva. Se trata de un cronómetro interno que regula las funciones críticas además de los patrones de sueño, como el comportamiento, los niveles hormonales, la temperatura corporal y el metabolismo. Por ejemplo, ese reloj coordina las órdenes para que durante la noche, se eleven los niveles de melatonina, la hormona que controla el ciclo diurno/nocturno.

Así, los ritmos circadianos (del latín circa, que significa ‘alrededor de’ y dies, que significa ‘día’) son oscilaciones de las variables biológicas en intervalos regulares de tiempo. Todos los animales (incluidos los seres humanos), las plantas y todos los organismos muestran algún tipo de variación rítmica fisiológica (tasa metabólica, producción de calor, floración, etcétera) que suele estar asociada con un cambio ambiental rítmico.

En 1972, los científicos descubrieron que ese ciclo circadiano está mediado por un área en el hipotálamo del cerebro llamada núcleo supraquiasmático.

Esta estructura coordina la liberación de hormonas, entre ellas la dopamina, que reducen la temperatura corporal y la presión arterial y nos dan sueño. Pero por la mañana, el cortisol y otras hormonas restablecen nuestro estado de alerta, nos calientan y aumentan la presión arterial. Se cree que el aumento de la presión arterial en la mañana es una de las razones por las que los ataques cardíacos ocurren con más frecuencia que en la tarde.

“Existen numerosos trabajos que demuestran la importancia de un adecuado ciclo de luz y oscuridad para mantener sincronizado al reloj biológico humano. Pero lo novedoso es que esta sincronización repercute en muchos ámbitos de la salud, no solo en el sueño, sino también en el metabolismo, el sistema inmune, el sistema cardiovascular y hasta el estado de ánimo”, explicó a Infobae, el doctor Diego Golombek, investigador superior del Conicet en la Universidad de San Andrés y en la Universidad Nacional de Quilmes, que viene desde hace muchos años trabajando en distintos experimentos sobre los ritmos circadianos.

En las últimas dos décadas, investigadores han descubierto que el reloj del cerebro no es el único que existe en nuestro cuerpo. Y es que la mayoría de nuestras células contienen un grupo de genes que podrían considerarse como “engranajes en un reloj mecánico”, que marcan el tiempo en todas partes internamente. Estos “genes del reloj” (hay al menos 6 que se consideran parte integral del funcionamiento del reloj) funcionan juntos de la misma manera en cada celda.

Y así como provocan la liberación de hormonas en el cerebro, dictan otros procesos en otras partes del cuerpo. A principios de la década de 2000, los avances en la capacidad de detectar la actividad de los genes en varios tejidos revelaron que los relojes celulares están organizados en forma separada a nivel de órganos que representan cada sistema fisiológico.

Por eso, hay un reloj de la piel, un reloj del hígado y un reloj del sistema inmunitario; hay un reloj para el riñón, corazón, pulmones, músculos y sistema reproductivo. Cada uno de esos relojes se sincroniza con el reloj central del cerebro como una sección de orquesta siguiendo a su director.

Pero cada una de esas secciones también ajustan cómo y cuándo funcionan respecto de la orientación que reciben tanto del entorno (día/noche) como de los demás relojes, y su tiempo puede proporcionar información al reloj central y hacer que también ajuste y cambie el tiempo que dicta. El hígado, por ejemplo, determina cuándo acelerar su metabolismo en función de cuándo come.

Si hace eso en medio de la noche, el hígado recibirá señales contradictorias del cerebro, que le indica que descanse. Como resultado, cuando el hígado comienza a procesar la comida de la medianoche, lo hará de manera menos eficiente que después de una comida diurna, y enviará señales contradictorias al cerebro y otros sistemas de órganos.

Los expertos advierten que tal desalineación interna, o desregulación, puede desequilibrar nuestra fisiología. Quizás la forma más familiar en que experimentamos este tipo de caos interno es cuando viajamos a través de múltiples zonas horarias: mientras comemos, dormimos o realizamos otras actividades según la hora local, nuestros relojes central y periférico se reinician a diferentes velocidades para coincidir con el nuevo ambiente. Los síntomas del jet lag (insomnio, agotamiento y problemas estomacales, lentitud y distracción) son ejemplos del tipo de malestar general causado por la confusión circadiana. Quedarse despierto horas más tarde el fin de semana que durante la semana tiene el mismo efecto: esto se ha denominado “desfase horario social”.

Hace dos años, Golombek y sus colegas publicaron un estudio científico en la prestigiosa revista internacional Science Advances, en el que se probó que los desajustes de nuestro reloj biológico son un factor de riesgo para el crecimiento tumoral a partir de la alteración del metabolismo e incluso del sistema inmune que nos protege.

“Siempre nos interesó como se sincroniza nuestro reloj biológico. Y tal como la conocemos, la principal sincronización es la luz solar. Quienes realizamos la investigación científica, nos preguntamos qué pasa en nuestro organismo cuando los animales y humanos nos encontramos con desincronizadores cambiantes, no predecibles y perdurables en el tiempo. Para hallar una respuesta, planteamos un experimento con ratones de laboratorio a los que sometimos con cambios en el ciclo circadiano de 6 horas cada 2 días. Es como si volaran 6 horas al este cada 2 días. Se trata de un modelo experimental que llamamos jet lag crónico”, explicó Golombek sobre el trabajo que le demandó dos años.

Tras el experimento, hallaron que los ratones obtuvieron un metabolismo alterado, cambiante, en donde su sistema inmunitario se debilitó, engordaron más comiendo lo mismo y tuvieron alteraciones significativas en algunas tareas cognitiva evaluadas.

“En la segunda etapa, implantamos células de melanoma y observamos que el tumor crecía 3 veces más rápido con su ritmo circadiano alterado debido al debilitamiento de su sistema inmune. Esta investigación arroja nuevas evidencias sobre los efectos que podría generar en los humanos estar desincronizados por mucho tiempo. Un ejemplo de esto son algunos trabajos en turnos rotativos que pueden alterar nuestro ritmo circadiano y generar una mayor propensión a trastornos metabólicos y nuestro sistema inmune, con el riesgo de poder desarrollar tumores de persistir la alteración por un tiempo prolongado”, agregó el científico, que convalidó también publicaciones anteriores de la Organización Mundial de la Salud (OMS), que considera a los “turnos rotativos y al trabajo nocturno como riesgos para la salud y como aspectos importantes en la progresión del cáncer”.

En el paper científico, Golombek y sus coescritores explican que “la disrupción circadiana afecta negativamente a la fisiología, planteando una amenaza para la salud global que se manifiesta en enfermedades proliferativas, metabólicas e inmunes, entre otras. Debido a que las salidas del reloj circadiano regulan las fluctuaciones diarias en la respuesta inmune, determinamos si la alteración circadiana da como resultado una remodelación de las células inmunes asociadas al tumor, lo que facilita el crecimiento del tumor. Nuestros hallazgos muestran que la tasa de crecimiento tumoral aumentó y la latencia disminuyó en condiciones de alteración circadiana en comparación con los horarios normales de luz-oscuridad (LD) en un modelo de melanoma murino”.

Activación de genes

En 2014, un profesor de farmacología de la Universidad de Pensilvania llamado John Hogenesch publicó un artículo con sus colegas que mostraba que casi la mitad de los genes en ratones producen proteínas en un horario de 24 horas. Esto significa que a medida que los genes del reloj realizan un ciclo a través de sus funciones, su trabajo activa o desactiva miles de otros genes que no son del reloj en patrones diarios constantes. El hallazgo asombró a los expertos circadianos que hasta entonces pensaban que como máximo el 30 por ciento de nuestro genoma estaba bajo regulación circadiana. El estudio con ratones implicaba que el número era mucho mayor y alcanzaba el 50 por ciento.

El hecho de que los genes oscilaran, se volvieran activos o inactivos en un patrón predecible, significaba que por ejemplo los medicamentos podrían ser muy efectivos para combatir enfermedades en ciertos momentos del día y menos en otros. Y pueden desencadenar efectos secundarios en ciertos momentos pero no en otros, dependiendo de la fase de los relojes en los tejidos afectados. Desde entonces, Hogenesch ha encontrado que el 50 por ciento de nuestros genes están controlados por el reloj. Eso equivale a unos 10.000 de los aproximadamente 20.000 genes que tenemos.

Ahora, los científicos poseen la tecnología para ver cómo oscilan los ritmos circadianos a nivel molecular en función del comportamiento y la hora del día tanto en ratones como en personas.

Hogenesch es uno de esos científicos, y su esfuerzo por cerrar la brecha entre el laboratorio y la clínica ha sido su propio tipo de experimento para trasladar la biología circadiana de los márgenes al centro del tratamiento médico convencional. En última instancia, él y otros esperan que descubrir cómo funcionan los relojes en nosotros nos permitirá controlarlos de manera que mejoren nuestra salud, manteniéndonos vigorosos por más tiempo.

Los últimos trabajos científicos apuntan a mejorar la medicina circadiana y hacerla personalizada. Es que el tiempo de nuestros relojes varía según cada individuo, establecido por el sol, la iluminación interior, la predisposición genética, nuestro comportamiento, nuestra edad, entre nosotros, etc. Los científicos aún se esfuerzan por desarrollar un método rápido y fácil para saber en qué fase o fases se encuentran sus órganos. Pero por ahora, no se requiere precisión absoluta para mejorar la coordinación y la fuerza de sus ritmos biológicos.

Los investigadores circadianos generalmente sugieren recibir la mayor cantidad de luz solar posible durante el día, especialmente al despertar, atenuar las luces antes de dormir y oscurecer el dormitorio. Un buen comienzo mientras la medicina sigue estudiando los ritmos circadianos en humanos.

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