REVISTA LOGIA UNA MIRADA A LOS RITMOS BIOLÓGICOS

La vida en la Tierra ha sido posible gracias a diversos procesos evolutivos que han permitido la permanencia de las especies sobre la Tierra. Desde las primeras apariciones de vida, los organismos han tenido que acoplarse a los periodos de rotación y traslación. Se sabe, que todas las especies vivientes manifiestan diversos ritmos biológicos para desarrollar funciones vitales, tales como lo secreción de ciertas hormonas o la conducta. Diversos estudios demuestran que estos cambios temporales son producto de la síntesis y represión de ciertos genes, que se conservan en todos los organismos, desde los unicelulares hasta los pluricelulares, en otras palabras, se presenta un proceso de adaptación esencial en los seres vivos.

Particularmente en los humanos, existe una organización temporal que está controlada principalmente por el sistema nerviosos central. Dentro del cerebro hay una estructura hipotalámica llamada núcleo supraquiasmático; este es un grupo de células que controlan la actividad rítmica de los organismos (Fig.1). A nivel molecular se genera una expresión de genes reloj que se incorporan a asas de retroalimentación complejas que se encargan de dar “el tiempo” a los organismos. Por lo tanto, el núcleo supraquiasmático, permite que otros tejidos y órganos periféricos tengan oscilaciones y se coordinen con otros para mantener el buen funcionamiento de los organismos. Los ritmos biológicos son de naturaleza endógena y son ubicuos. El principal sincronizador de los ritmos biológicos es la luz, sin embargo, no es el único. Se sabe que el alimento u otros factores físicos como el porcentaje de humedad o las mareas, pueden funcionar como sincronizadores.

Los ritmos biológicos son eventos que se presentan con cierta frecuencia. El ciclo del sueño – vigilia, el ciclo celular, la secreción de ciertas hormonas, la hibernación y la migración de ciertos animales son ejemplos de ritmos biológicos. Los mamíferos compartimos un sistema circadiano que controla la periodicidad de estos ritmos. Pero la pregunta inicial es… ¿cómo le hace el núcleo supraquiasmático para saber que hora del día es? La retina es una estructura celular muy compleja que está formada de diferentes tipos de células neuronales (Fig 2). Un grupo de estas neuronas, diferente a los conos y los bastones que nos ayudan a la generación de imágenes con forma definida y color, es la encargada de enviar al hipotálamo la información. De estas células ganglionares derivan unas largas fibras que forman el nervio óptico y llegan directamente al núcleo supraquiasmático. La expresión de un ritmo puede variar en temporalidad. Se conocen ritmos ultradianos (menores a las 24h), los ritmos infradianos (mayores a las 25 h) y los ritmos circadianos (cercanos a las 24 h).

Si se tomara una muestra de sangre o se midiera la temperatura en diversas horas del día, observaríamos cambios significativos entre las concentraciones de hormonas y la temperatura corporal a través del tiempo. Particularmente en los humanos, existen hormonas como el cortisol que tienen periodos establecidos de liberación, cuando existe un cambio en la secreción puede manifestarse en ciertas enfermedades o en cambios conductuales (Fig. 3).

El sueño, así como secreción de cortisol es un ritmo biológico y tiene un periodo de 24 h. Se sabe que durante cada una de las fases del ciclo vigilia – sueño participan diversas áreas del sistema nervioso central, neurotransmisores y algunas hormonas. El estudio del sueño se concentra en el análisis de un electroencefalograma, de este se han determinado diversos patrones eléctricos que se han clasificado como 1) sueño de ondas lentas; 2) sueño de movimientos oculares rápidos y 3) vigilia. Diversos estudios sugieren que la cantidad y la calidad del sueño es importante para los humanos y esta se ve afectada por diversos factores, tales como la presencia de luz continua. Una segunda pregunta importante es, ¿por qué dormimos? Muchos grupos de investigación han concluido que existen mecanismos de reparación celular importantes durante el sueño. La privación del sueño, es un modelo de estudio que ayuda a entender la función restauradora del sueño. Básicamente, se ha demostrado que existe un deterioro significativo en los procesos cognoscitivos como la memoria, el aprendizaje, la atención, etc., además de que se ven alterados otros parámetros fisiológicos, como el peso corporal, la ingesta de alimentos, la regulación de la glucosa, entre otros. Otras de las afectaciones relacionadas con el periodo de sueño-vigilia es la aparición de enfermedades de relevancia como son, la diabetes, la obesidad y el cáncer.

Conclusión

Los ritmos biológicos son eventos recurrentes en intervalos de tiempo definidos que están sincronizados principalmente por la luz. Estructuras cerebrales, como el núcleo supraquiasmático permite la organización de la temporalidad y una mala regulación de estos ritmos pueden generar cambios desde la secreción de ciertas hormonas hasta la aparición de ciertas enfermedades.

Referencias bibliográficas

Arendt J. (1998). Biological rhythms: the science of chronobiology. Journal of the Royal College of Physicians of London, 32(1), 27–35.

Barbato G. (2021). REM Sleep: An Unknown Indicator of Sleep Quality. International journal of environmental research and public health, 18(24), 12976. https://doi.org/10.3390/ijerph182412976

Hannibal J. (2021). Comparative Neurology of Circadian Photoreception: The Retinohypothalamic Tract (RHT) in Sighted and Naturally Blind Mammals. Frontiers in neuroscience, 15, 640113. https://doi.org/10.3389/fnins.2021.640113

Lightman, S. L., Birnie, M. T., & Conway-Campbell, B. L. (2020). Dynamics of ACTH and Cortisol Secretion and Implications for Disease. Endocrine reviews, 41(3), bnaa002. https://doi.org/10.1210/endrev/bnaa002

Meurling, I. J., Shea, D. O., & Garvey, J. F. (2019). Obesity and sleep: a growing concern. Current opinion in pulmonary medicine, 25(6), 602–608. https://doi.org/10.1097/MCP.0000000000000627

Mogavero, M. P., DelRosso, L. M., Fanfulla, F., Bruni, O., & Ferri, R. (2021). Sleep disorders and cancer: State of the art and future perspectives. Sleep medicine reviews, 56, 101409. https://doi.org/10.1016/j.smrv.2020.101409