Ana Silva & Bettina Tassino

Columna de Ciencia y Tecnología

Ana Silva & Bettina Tassino

03.10.2019

Los ritmos biológicos llegan a Uruguay. Primero, porque la población juvenil uruguaya ha capturado la atención de estudios cronobiológicos por su extrema nocturnidad. Segundo, porque en el mes de octubre de 2019 se celebra por primera vez en Uruguay el Simposio Latinoamericano de Cronobiología.

Anclado en la alternancia de luz y oscuridad que genera la rotación de la Tierra, un reloj presente en todos los seres vivos pauta su agenda de actividades. Este reloj biológico mide el tiempo en ciclos de 24 horas y se pone en hora por la luz ambiente, cada amanecer le indica al reloj que un nuevo día ha comenzado. La luz es tiempo para los terrícolas…

La enorme mayoría de los seres vivos que habitamos este planeta estamos sometidos a los inexorables y predecibles cambios que provocan los movimientos de la Tierra: mientras el trayecto alrededor del sol es responsable de las estaciones, la rotación sobre su eje produce la alternancia entre el día y la noche con un período de 24 horas. Este escenario de cambios cíclicos ha condicionado la vida desde su origen y la ha enfrentado al enorme desafío de ajustar la maquinaria biológica a esa temporalidad. La emergencia de ritmos diarios o circadianos constituye una forma de afrontar este reto para los organismos vivos, en la medida en que permiten anticipar los cambios predecibles y aseguran la coordinación de diversos procesos fisiológicos y respuestas comportamentales.  La presencia generalizada de estos ritmos controlados por un reloj interno en plantas, hongos, animales invertebrados y vertebrados, inclusive en cianobacterias, indica que esta solución se originó muy temprano en la historia de la vida en el planeta y que se conservó a lo largo de miles de millones de años como una ventaja adaptativa, consecuencia del proceso evolutivo de selección natural. Que estos ritmos ocurran y se mantengan depende de la expresión de un grupo de genes reloj (llamados clock, period, time) cuya transcripción rítmica controla la actividad circadiana en todos los seres vivos. Tal es su relevancia que en 2017 fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina los investigadores norteamericanos Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young, quienes, trabajando con la mosca de fruta como modelo, en la década de 1980 descubrieron estos genes y los mecanismos moleculares que controlan el ritmo circadiano. Si bien estos ritmos persisten aun en condiciones constantes de luz o de oscuridad, la sucesión del día y la noche es la clave ambiental que sincroniza el reloj interno a las condiciones externas.

En particular en los mamíferos, incluidos los seres humanos, el sistema circadiano está altamente jerarquizado y es comandado por un marcapasos central ubicado en el cerebro, en los núcleos supraquiasmáticos (NSQ) del hipotálamo, encargado de marcar el ritmo y coordinar todas las funciones del organismo. Este controlador maestro, a través de una conexión nerviosa, recibe desde la retina la estimulación lumínica captada por receptores que contienen melanopsina, una proteína especialmente sensible a la luz azul. A su vez, los NSQ se conectan a través de un circuito bien conocido con la glándula pineal, ubicada también en el cerebro, responsable de la producción de la hormona melatonina. Durante el día, la luz activa a los NSQ, lo que provoca la inhibición de la glándula pineal y en consecuencia los niveles de melatonina son muy bajos. Por el contrario, durante la noche, la ausencia de luz desencadena la producción de melatonina que también llamamos “hormona de la noche”. De esta manera, luego del atardecer los niveles circulantes de melatonina aumentan gradualmente hasta llegar a un pico máximo alrededor de las 3 AM, momento a partir del cual desciende, por lo que el despertar, en general coincide con una vuelta a los niveles mínimos de melatonina. Esta hormona, entonces, se constituye en la mensajera química del tiempo para el organismo.

En la década de 1960, antes aún de que se conocieran las bases genéticas y los mecanismos moleculares del reloj biológico, una serie de experimentos realizados por los investigadores alemanes Jürgen Aschoff y Rütger Wever revelaron el carácter endógeno de los ritmos circadianos en seres humanos. En condiciones de iluminación constante y de total aislamiento respecto al exterior, los ritmos de temperatura y el ciclo sueño-vigilia de las personas que permanecieron por más de 30 días en estos “bunkers” se producían en ciclos de aproximadamente 24 horas, con diferencias entre los individuos. Diferentes combinaciones de los “genes reloj” componen diversas preferencias circadianas o cronotipos en un continuo que va desde las personas que se despiertan temprano y eligen agendar sus actividades en la mañana (preferencias matutinas o “alondras”), hasta quienes se mantienen activos en la noche y consideran ese su mejor momento para trabajar o estudiar (preferencias vespertinas o “búhos”). La mayoría de la población exhibe preferencias intermedias entre estos dos extremos; los varones son más trasnochadores que las mujeres; y la adolescencia la etapa de mayor vespertinidad de la vida.

Dos referentes actuales de la Cronobiología Humana, los Profesores Till Roenneberg  (Alemania) y  Charles Czeisler (EEUU) llaman la atención de la presión social y ambiental a las que se ve sometido el reloj biológico en la vida moderna. Señalan dos aspectos fundamentales en los que el funcionamiento cotidiano del reloj se aparta de su actividad ancestral: por un lado, la desincronización social del reloj, que surge de los patrones de actividades divorciados entre los días de trabajo (o estudio) y los días libres; y por otro lado, la exposición a la luz que se ha modificado radicalmente a expensas de menor exposición durante el día y mayor exposición durante la noche con respecto a nuestros antepasados.

Un ejemplo emblemático para entender la distorsión de la sincronización del reloj biológico lo ofrecen los viajes transmeridionales que provocan el síndrome denominado jet-lag por el desfasaje transitorio entre la hora que marca el reloj interno y el externo. Sin embargo, no es necesario viajar para desacoplar al reloj biológico de las claves ambientales y sociales. El trabajo nocturno, por ejemplo, impone una desincronización crónica al sistema circadiano con demostrado efecto negativo sobre la salud física y mental de los trabajadores. La desincronización permanente del reloj biológico se conoce como jet-lag social y se observa muy especialmente en jóvenes cuya vespertinidad se enfrenta con una educación que se agenda tradicionalmente en horarios matutinos, y que fuerza a un prematuro despertar en los días de semana. Investigaciones realizadas en estudiantes de educación secundaria en nuestro país, que asisten en diferentes turnos, confirman que la desincronización es un factor que impacta negativamente sobre el rendimiento escolar especialmente a los estudiantes vespertinos que asisten al turno matutino.

En la vida urbana moderna se ha perdido el efecto sincronizador de la luz, se han perdido los contrastes de iluminación entre el día y la noche. Vivimos en un escenario lumínico homogéneo, ni tan iluminado durante el día como el reloj lo espera ni tan oscuro durante la noche. Al no poderse fiar de la luz para su sincronización, el reloj funciona en una configuración parecida al curso libre, lo que ha provocado una tendencia global a la nocturnidad y la expresión de una amplia diversidad de preferencias circadianas. Al mismo tiempo, y aunque parezca contradictorio, el reloj mantiene su sensibilidad a la luz y cada vez tenemos más evidencias de su rol temporizador en nuestra vida real. Desde hace más de 20 años, a partir de experimentos en animales y humanos en condiciones super controladas, sabemos que la exposición a la luz blanca intensa durante la mañana adelanta la fase del reloj medida por el momento en que comienza el aumento nocturno de melatonina, mientras que la misma exposición en el atardecer o comienzos de la noche atrasa la fase del reloj. Hoy sabemos que alrededor del atardecer, una luz de baja intensidad también puede atrasar la fase del reloj, que el efecto es más eficiente cuando se utiliza luz enriquecida en azul, que el efecto ocurre aunque el tiempo de exposición sea de pocos minutos, y que hay diferencias individuales en la sensibilidad circadiana a la luz. Por otro lado, experimentos que trasladan ciudadanos acostumbrados a vivir con luz eléctrica a un entorno natural demostraron que se modifica el patrón de secreción de melatonina con solo pasar un fin de semana expuestos a luz natural sin contacto con luz artificial ni pantallas. Estudios realizados en Uruguay con jóvenes universitarios que viajan al verano antártico en momentos en que el día dura más de 20 horas, han mostrado recientemente que la forma en que la fase circadiana se modifica frente al aumento de la exposición a la luz antártica depende de las preferencias circadianas. Los participantes más matutinos atrasan el aumento nocturno de melatonina, así como el inicio del sueño en la Antártida, por presentar una mayor sensibilidad a la exposición a la luz en el entorno del atardecer. En cambio, los participantes más vespertinos adelantan el aumento nocturno de melatonina sin cambios en la ubicación del inicio del sueño en la Antártida por presentar una mayor sensibilidad a la luz durante la mañana.

El Simposio Latinoamericano de Cronobiología es la reunión que nuclea a la comunidad cronobiológica latinoamericana cada dos años desde hace 30 años.  Numerosos investigadores uruguayos han participado de estos eventos y se han beneficiado de la genuina interacción académica que generan en un ambiente fraterno y solidario. La asociación de los grupos de investigación uruguayos de Neurobiología del Sueño, liderado por el Dr. Pablo Torterolo en la Facultad de Medicina de la Universidad de la República y de Cronobiología, coordinado por quienes suscriben en la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República, ha hecho posible la realización por primera vez en Uruguay del Simposio Latinoamericano de Cronobiología en octubre 2019. La Cronobiología es una disciplina pujante con fuerte anclaje en la evolución de la vida en la Tierra e importantes aplicaciones a la vida cotidiana, al bienestar y a la salud humana. Uruguay se pone a la altura, asume el desafío y recibe al mundo cronobiológico en casa.

 

Ana Silva & Bettina Tassino

Ana Silva, Doctora en Ciencias Biológicas. Profesora Agregada, Laboratorio de Neurociencias, Facultad de Ciencias. Co-coordinadora del Grupo CSIC Cronobiología. Nivel II Sistema Nacional de Investigadores. Investigadora Grado 5 del Área Biología, PEDECIBA. asilva@fcien.edu.uy

Bettina Tassino, Doctora en Ciencias Biológicas. Profesora Adjunta, Sección Etología, Facultad de Ciencias. Co-coordinadora del Grupo CSIC Cronobiología. Nivel I Sistema Nacional de Investigadores. Investigadora Grado 3 del Área Biología, PEDECIBA. tassino@fcien.edu.uy