Estudian funcionamiento de reloj humano

Científicos del Instituto de Fisiología Celular de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) realizan una investigación para entender cómo funcionan los llamados genes reloj en el cuerpo humano, cuya existencia se reportó por primera vez en 1997.

El investigador, Raúl Aguilar Roblero, señaló que dichos genes, de los cuales existen varias familias, determinan el momento en el que actuarán ciertas hormonas en el cuerpo para activar las funciones metabólicas.

“Por ejemplo, todas las mañanas una hormona, el cortisol, eleva sus niveles para que la persona pueda levantarse, pero cuando se cambia el horario, esto es, cuando se adelanta o se atrasa el reloj terrestre, el cuerpo sigue liberando a la misma hora la hormona por lo que le es más difícil levantarse”, apuntó.

El experto expuso que en un principio él y su equipo de colaboradores pensaron que estos relojes se encontraban en una zona del cerebro, pero después comprobaron que se hallan en todas las células.

Subrayó que los genes reloj forman parte del engrane genético que hace que se consuma más azúcar, que las células se reproduzcan ordenadamente cada día y controlen el desarrollo del sistema nervioso.

Por ello, esta investigación busca entender los ritmos circadianos en los mamíferos, como un modelo para comprender sus significados en la regulación fisiológica, destacó la Academia Mexicana de las Ciencias (AMC) en un comunicado.

Aguilar Roblero explicó que hay animales que tienen días de 23 horas, mientras que el humano días de 25 horas. A estos ritmos biológicos cercanos a 24 horas terrestres también se les conocen como “cicardianos” y se comenzaron a estudiar en la primera mitad del siglo 20, y aunque dichos ritmos no son esenciales para la vida, sí lo son para la salud, destacó.

Una prueba de ello, abundó, es que las personas con horarios rotatorios, es decir que trabajan en la noche o viajan mucho, son más propensos a ciertas enfermedades.

Una noche sin dormir nos hace más propensos a una infección y también comer en horarios irregulares, añadió.

El desfase de los ritmos biológicos se ha dado porque las sociedades han adquirido malos hábitos, como estar expuestos a la luz eléctrica antes y después de que salga el Sol, o bien, comer cuando se puede, finalizó.
septiembre 3/2014 (Notimex)

Trabajo nocturno o comidas a horas anormales dañan la salud

El trabajo nocturno o las comidas en horarios irregulares presentan peligros reales para la salud que incluyen la obesidad, los trastornos metabólicos y la diabetes, según un artículo que publica hoy la revista Current Biology.

Los investigadores, encabezados por Shu-qun Shi, del Departamento de Ciencias Biológicas en la Universidad Vanderbilt (Tennessee), encontraron que la acción de la insulina sube y baja de acuerdo a un ritmo circadiano de veinticuatro horas.

"Muchos procesos fisiológicos exhiben ritmos de día y noche, incluido el comportamiento de alimentación, el metabolismo de lípidos y carbohidratos y el sueño", señala el artículo.

Estas oscilaciones diarias las controla el llamado "reloj circadiano" biológico.

El trastorno de la sincronía en el ritmo circadiano, que es una de las características del trabajo en turnos nocturnos o de trasnoche, el desajuste que ocurre cuando se viaja en avión largas distancias entre este y oeste, y los trastornos en las horas de sueño "pueden tener efectos profundos sobre la regulación del peso corporal y la homeóstasis de glucosa y lípidos", añade el estudio.



Los experimentos hechos con ratones en laboratorio han mostrado que cuando los animales no pueden mantener las horas por una razón u otra su ciclo cirdaciano queda atascado en una modalidad resistente a la insulina y propensa a la obesidad.

"Estábamos acostumbrados a creer que algunas cosas son tan importantes que deben ser constantes", comentó Carl Johnson, del Departamento de Fisiología y Biofísica en la universidad y uno de los participantes en el estudio.

"Pero ahora sabemos que estos puntos claves del metabolismo cambian en función de la hora del día", agregó.



Los ratones normales se tornan resistentes a la insulina durante el día cuando, al igual que la mayoría de los animales noctámbulos, en general están durmiendo.



Los investigadores interfirieron con esa regularidad ya sea por un defecto genético o la exposición constante a la luz, que causaron que los ratones perdieran la noción de las horas.



Tiene sentido que las respuestas a la insulina varíen en el curso de un día, aún si ésa no es la forma en que los científicos o los médicos lo han entendido por mucho tiempo.

"Desde Claude Bernard en el siglo XIX el concepto de homeóstasis como mantenimiento de un ambiente interno constante ha estado profundamente arraigado en nuestra idea de cómo funcionan los organismos", escribieron los investigadores.

Pero es un concepto equivocado por la sencilla razón de que el ambiente del animal sigue su propio ritmo diario, apuntó Johnson. La evolución favorece a los organismos que tengan una respuesta óptima al ambiente, y ésta es rítmica.

Por ello la acción de la insulina y el metabolismo de azúcar en la sangre están vinculados a la hora del día y a los mecanismos internos que llevan cuenta de esas horas.

Esto representa un problema para los humanos que viven en un ambiente en el cual manipulan desde la luz disponible a las horas de suministro de comida abundante.

"Las dietas mediterráneas, en las cuales la comida principal del día se toma al medio día, probablemente sean las más sanas", dijo Johnson quien añadió que, además, quizá sea mejor una cena liviana y que se eviten los bocadillos tras esa cena.

Fuente: EFE

Descubren dinámica entre el reloj biológico y la actividad neuronal

Biólogos de la Universidad de Nueva York han descubierto una vía en la que los relojes biológicos controlan la actividad neuronal -un descubrimiento que arroja nueva luz sobre los ciclos de sueño-vigilia, y ofrece posibles nuevas direcciones para la investigación de terapias dirigidas a los trastornos del sueño y al desfase horario o ” jetlag”.
“Los hallazgos responder a una pregunta importante -cómo los relojes biológicos impulsan la actividad de las neuronas reloj las que, a su vez, regulan los ritmos de comportamiento”, explicó Justin Blau, profesor asociado en el Departamento de Biología de la Universidad de Nueva York y autor principal del estudio. Sus conclusiones aparecen en la  Journal of Biological Rhythms.

Los científicos conocen que nuestros relojes biológicos controlan la actividad neuronal. Pero antes no se entendía cómo ocurría este proceso -es decir, cómo la información de los relojes biológicos conduce los ritmos en la actividad eléctrica de las neuronas marcapasos las que, a su vez, impulsan los ritmos diarios.

Para comprender este mecanismo, los investigadores examinaron los relojes biológicos, o circadianos de la mosca de la fruta Drosophila, las que son empleadas comúnmente para la investigación en esta área. Estudios anteriores de los “genes reloj” en moscas de la fruta permitieron la identificación de genes que funcionan de manera similar en los seres humanos.

En su estudio, los investigadores se centraron en ocho neuronas marcapasos maestras localizadas en el cerebro central    -estas neuronas establecen el calendario de las transiciones diarias entre el sueño y la vigilia en la mosca. En concreto, ellos fueron capaces de aislar estas neuronas en animales e identificar grupos de genes expresados diferencialmente entre el amanecer y el atardecer.

En una serie de experimentos de seguimiento se concentraron en un gen, Ir, cuya expresión era mucho mayor al atardecer  que al amanecer y mucho más altamente expresada en las neuronas marcapasos que en el resto del cerebro. Ir codifica un canal de potasio que ayuda a establecer el estado de reposo de las neuronas -por lo que su expresión rítmica hace que sea un excelente candidato para ayudar a relacionar al reloj biológico con la actividad de la neurona marcapasos. Los altos niveles de expresión del Ir al atardecer deben hacer a las neuronas marcapasos mucho más difícil la señalización que los niveles bajos observados en la madrugada, un hallazgo que concuerda con estudios anteriores que muestran que las neuronas marcapasos se disparan más al amanecer que al atardecer.

Los autores también descubrieron que las manipulaciones genéticas que aumentan o disminuyen los niveles de Ir afectan los ritmos de comportamiento. Pero quizás lo más interesante sea que estos niveles también se asociaron con cambios en el momento y la fuerza de las oscilaciones en el núcleo del reloj.

“La biología nunca es tan simple como imaginamos”, explicó Blau. “Estábamos buscando una vía en el reloj biológico que uniera el núcleo del reloj a la actividad neuronal.  El gen Ir parece hacer esto, pero también, sorprendentemente, retroalimenta la regulación del núcleo del reloj por si mismo. Los circuitos de retroalimentación parecen estar profundamente arraigados en el reloj biológico y presumiblemente ayuden a estos relojes a funcionar tan bien. ”
septiembre 30/2012 (Eurekalert)

Marc Ruben, Mark D. Drapeau, Dogukan Mizrak, Justin Blau. A Mechanism for Circadian Control of Pacemaker Neuron Excitability. J Biol Rhythms, octubre 2012; vol. 27, 5: pp. 353-364. doi: 10.1177/0748730412455918.

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Large Ventral Lateral Neurons Determine the Phase of Evening Activity Peak across Photoperiods in Drosophila melanogaster

Adult Emergence Rhythm of Fruit Flies Drosophila melanogaster under Seminatural Conditions.

El reloj biológico marca el tiempo de todas las formas de vida

Científicos identificaron el mecanismo que controla el reloj interno de 24 horas de todas las formas de vida, un hallazgo que podría arrojar luz sobre algunos problemas del trabajo por turnos rotativos.Investigadores de las universidades británicas de Cambridge y Edimburgo, cuyo trabajo fue publicado el miércoles en la revista Nature(doi:10.1038/nature09702), indicaron que sus hallazgos brindan una perspectiva importante sobre los problemas de salud que padecen enfermeros, pilotos y otros trabajadores con turnos rotativos.El problema es que en esas personas el reloj biológico se ve interrumpido. Los estudios también sugieren que el reloj circadiano de 24 horas que se encuentra en las células humanas es el mismo que se halla en las algas y que los datos respaldan los millones de años de vida en la Tierra, añadieron los especialistas.En el primer estudio, científicos de Cambridge revelaron por primera vez que los glóbulos rojos tienen un ritmo de 24 horas. Esto es importante, explicaron, porque siempre se pensó que los ritmos circadianos estaban ligados al ADN y a la actividad genética pero, a diferencia de la mayoría de las células del cuerpo, los glóbulos rojos no tienen ADN.
“Las implicaciones de esto para la salud son múltiples. Ya sabemos que los relojes interrumpidos (…) están asociados con desórdenes metabólicos como la diabetes, los problemas de salud mental e incluso el cáncer”, dijo Akhilesh Reddy, que dirigió el estudio.
“Esperamos que las relaciones (…) puedan esclarecerse para incrementar nuestro conocimiento sobre cómo funciona el reloj de 24 horas en las células”, añadió.
Muchos estudios científicos han descubierto vínculos entre los turnos irregulares de trabajo y mayores posibilidades de desarrollar diabetes, enfermedades cardíacas y obesidad. La interrupción del sueño también está asociada con enfermedades mentales como la depresión y el desorden bipolar.
Un equipo de científicos señaló el año pasado que había usado fármacos experimentales en desarrollo por parte de Pfizer para restaurar los relojes corporales de ratones en laboratorio, lo que abre la posibilidad de que en un futuro puedan crearse medicinas para restaurar los ritmos en las personas cuyos relojes se han descalibrado.
En estas nuevas investigaciones, el equipo de Reddy incubó en condiciones de oscuridad y a temperatura corporal, glóbulos rojos purificados de voluntarios saludables y tomó muestras regularmente durante varios días.
Luego los expertos examinaron los niveles de ciertos indicadores bioquímicos, las proteínas llamadas peroxiredoxinas que se encuentran en prácticamente todos los organismos conocidos y que se producen en cantidad en la sangre. Los resultados mostraron que había una modificación en esas proteínas en un patrón que se sucedía una y otra vez cada 24 horas.
Una nueva investigación reveló más tarde un ciclo similar de 24 horas en las algas marinas, lo que sugiere que los relojes corporales internos siempre han sido importantes, aun para las formas de vida más primitivas y antiguas.
Los investigadores hallaron esos ritmos al tomar muestras de las peroxiredoxinas en las algas a intervalos regulares, también durante varios días. Cuando las algas eran mantenidas en la oscuridad, su ADN ya no estaba activo pero conservaban sus relojes circadianos en funcionamiento aun ante la inactividad genética.
Los expertos creían anteriormente que el reloj circadiano estaba manejado por la actividad genética, pero tanto en el caso de las algas como de los glóbulos rojos, las células marcaban el compás sin necesidad de los genes.
Andrew Millar de la Universidad de Edimburgo, quien dirigió la segunda investigación, dijo que esto demuestra que los relojes corporales son mecanismos ancestrales que han estado presentes a través de los miles de millones de años de evolución de la vida. “Ellos deben ser mucho más importantes y sofisticados de lo que creíamos previamente”, señaló Millar, que agregó que ahora se requieren más estudios parar determinar cómo y por qué estos relojes se desarrollaron en las personas y qué papel cumplen en el control de nuestros cuerpos.
Londres, enero 26/2011 (Reuters)

LA ESTACIÓN EN QUE SE NACE AFECTA LA PERSONALIDAD

La época del año en que nace un bebé podría tener un impacto a largo plazo en su salud y personalidad, sugiere un nuevo estudio. La luz en los primeros días de nacido podría tener un impacto en el desarrollo del reloj biológico.
Esto podría explicar, dicen los científicos, porqué las personas que nacen en invierno tienen más riesgo de sufrir trastornos como depresión bipolar o trastorno afectivo estacional.Según los investigadores de la Universidad de Vanderbilt, Estados Unidos, esto se debe a que la estación en que se nace tiene un impacto "drástico" en el funcionamiento de nuestro reloj biológico.Específicamente -explica el estudio publicado en Nature Neuroscience- tiene un efecto en la velocidad con que este "reloj" marca nuestras funciones biológicas.

Nuestro reloj biológico es el encargado de marcar los ritmos circadianos, los ciclos biológicos de 24 horas que se encargan de determinar nuestros patrones de sueño y alimentación y que tienen un impacto en varias funciones del organismo como la actividad biológica hormonal y la actividad cerebral.

Se sabe que la actividad de este reloj circadiano está modulada por los factores externos, principalmente la variación de luz entre el día y la noche. Pero ahora la nueva investigación encontró que la estación del año en que se nace también podría tener un impacto a largo plazo en nuestros ritmos circadianos.

"Nuestro reloj biológico mide la longitud del día y cambia nuestra conducta de acuerdo a las estaciones" explica el profesor Douglas McMahon, quien dirigió el estudio.

"Estábamos interesados en analizar si las señales de luz pueden tener un impacto en el desarrollo de este reloj biológico" agrega.

PROBLEMAS DE ADAPTACIÓN

Si un mecanismo de 'huella estacional' similar al que encontramos en los ratones opera en el ser humano, éste no sólo podría tener un efecto en varios trastornos de conducta sino también un impacto más general en la personalidad, Prof. Douglas McMahon

En experimentos con ratones recién nacidos los científicos expusieron a los animales a distintas cantidades de luz durante sus primeros meses de vida. Algunos fueron expuestos a condiciones similares a las del verano, con 16 horas de luz y ocho horas de oscuridad cada día.

Otros recibieron sólo ocho horas de luz cada día para simular los días más cortos del invierno.

Se mantuvo a ambos grupos bajo el mismo ciclo de luz y oscuridad durante varias semanas (28 días) y después se les intercambió para someterlos al ciclo opuesto de luz y oscuridad. Al final del experimento, cuando los ratones maduraron, fueron mantenidos en una oscuridad constante para observar sus patrones de actividad.

Los científicos descubrieron que los roedores criados en las condiciones de verano mantenían una rutina diaria, pero los que fueron sometidos a poca luz tuvieron dificultades para adaptarse a los cambios, con una lentificación consistente en sus periodos de actividad diaria. Los investigadores analizaron también la actividad de un gen en el cerebro que se sabe influye en el reloj biológico y descubrieron un patrón similar: los ratones nacidos en invierno tenían una actividad más lenta en el "reloj maestro cerebral" que los ratones nacidos en verano. El reloj biológico controla los patrones de sueño y alimentación y varias funciones del organismo.

Experimentos posteriores confirmaron que cuando los ratones ya eran adultos, los relojes biológicos y la conducta de los animales nacidos en verano siguieron siendo estables y "alineados" con el tiempo de crepúsculo y amanecer.

Pero en los ratones de invierno estos factores variaron considerablemente cuando los animales eran colocados en un ciclo de luz de verano. Según el profesor McMahon "los ratones nacidos en invierno mostraron una respuesta exagerada al cambio de estación, la cual es sorprendentemente similar a la que muestran los pacientes humanos que sufren el trastorno afectivo estacional". Los investigadores creen que esto demuestra que la cantidad de luz a la cual el cerebro humano se ve expuesto en las primeras semanas de vida, cuando se está desarrollando, tendrá un impacto futuro en sus estados de ánimo y personalidad. "Sabemos que el reloj biológico regula el estado de ánimo en humanos" dice el investigador.

"Si un mecanismo de 'huella estacional' similar al que encontramos en los ratones opera en el ser humano, éste no sólo podría tener un efecto en varios trastornos de conducta sino también un impacto más general en la personalidad" agrega.

Los científicos no saben cómo o cuándo exactamente ocurre esta 'huella estacional' pero ahora planean llevar a cabo más investigaciones para estudiarlo.