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El tiempo de los relojes biológicos

Doctor Raúl Aguilar Roblero, Instituto de Fisiología Celular, UNAM.

08-02-2012

Por Noemí Rodríguez















Entre el día y la noche

hay un territorio inexplorado.
No es sol ni es sombra:
es tiempo.

Octavio Paz  

La cronobiología es el estudio del tiempo en la biología, se refiere a la organización de los seres vivos en el ámbito temporal, lo que llamamos ritmos biológicos y sus mecanismos o relojes biológicos. 

Los ritmos biológicos son fenómenos universales, están presentes en todos los niveles de organización y en todas las especies. Todas nuestras funciones corporales se encuentran regidas por un control cronobiológico, que incluye la generación de los ritmos internos por el reloj biológico, que es el mecanismo encargado de indicarle el tiempo a nuestro organismo, sin dejar de lado la sincronización del reloj biológico con el ambiente o los ritmos externos. 

Los ritmos biológicos se refieren a los cambios cíclicos que experimentan las funciones corporales en un rango de tiempo, por ejemplo en 24 horas, y que continúan en ausencia de cambios en el ambiente o ritmos externos como el ciclo de luz – oscuridad.

El doctor Raúl Aguilar Roblero, investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM nos platicó de los ritmos biológicos y de cómo están relacionados con diferentes aspectos de nuestra vida, incluida la salud, así como estado de la cronobiología en México. 

El tic tac biológico

Todo nuestro organismo realiza sus funciones en horarios diferentes, las hormonas aumentan su secreción en diferentes horas del día y la disminuyen a otras, por ejemplo, la producción de la hormona del crecimiento que nos sirve para crecer cuando estamos en desarrollo y reparar nuestras células, aumenta en la noche mientras dormimos. Mientras que el cortisol que moviliza la energía del cuerpo aumenta en la madrugada.

Durante mucho tiempo se pensó que la glándula pineal, ubicada en el centro del cerebro, no servía para nada, ahora sabemos que en ella se forma la melatonina, esta hormona se produce a lo largo de toda la noche y por sus características químicas tiene acceso directo a todas las células del organismo. En la célula tiene diversos efectos, el más conocido es atrapar lo que llamamos radicales libres, que son las moléculas derivadas principalmente del oxígeno y que provocan el envejecimiento.

Otro efecto de la melatonina es su capacidad para inducir el sueño. La luz inhibe la producción de melatonina y la oscuridad la aumenta. No sabemos cómo o en dónde actúa, pero si nos tomamos una pastilla de melatonina podemos estar seguros que es el mejor somnífero, ninguna droga sintética es tan efectiva. La melatonina también nos ayuda a sincronizar los distintos relojes que posee el organismo.

El alimento tiene esta misma función ya que al ser procesado envía señales químicas que le sirven a las células para coordinar sus actividades. Por ejemplo, si eres un animal y tienes que ir a buscar alimento, pero no puedes entrar a un supermercado, entonces encuentras unas ardillas que te puedes comer y que siempre salen de su madriguera a la misma hora, para realizar esta acción es necesario un mecanismo encargado de decirle a tu organismo a qué hora ocurre esto, de ahí la importancia de la rutina en la alimentación ya que se sincronizan varios relojes. 

El despertador interno

Actualmente llevamos una vida muy complicada, en la que no siempre es posible mantener una rutina, pero los ciclos biológicos se hacen respetar, su importancia radica en que son flexibles y nos permiten lidiar con nuestro medio ambiente. Si viviéramos en el bosque o en la selva sería muy difícil establecer que a las seis de la tarde vamos a comer, porque no sabemos si para esa hora tengamos el alimento, tampoco podemos asegurar que nos vamos a dormir a las nueve de la noche, si hay un predador cerca lo más conveniente es estar alerta.

En general, si no hay ninguna amenaza, los ritmos toman el control de a qué hora nos da sueño o hambre, en la vida urbana esto se ha vuelto un desorden. De primera instancia nadie se enferma por romper los ciclos biológicos, aunque sí se vuelve muy infeliz, pensemos en el horario de verano, no te vas a enfermar por despertar e irte a dormir una hora antes, pero tampoco vas a estar a gusto. 

Supongamos que tenemos un carro y que lo queremos encender en la mañana, pero el tanque no tiene mucha gasolina, de igual manera lo encendemos y arranca, sin embargo, va a andar tosiendo y haciendo explosiones, su funcionamiento estará lejos del óptimo. Lo mismo nos sucede a nosotros. 

Ahora, imaginemos una bomba que manda sangre a todo nuestro cuerpo y que nos permite estar recostados, si nos levantamos tiene que funcionar con más potencia para que la sangre llegue hasta el cerebro, luego baje a las piernas y regrese al corazón, esto requiere energía. 

Para poder despertar necesitamos cortisol, hormona que se secreta en la madrugada, encargada de buscar los depósitos de energía y abrirlos para que la glucosa comience a circular. Si por alguna razón despertamos antes de que se secrete el cortisol sus funciones van a comenzar unos minutos después, esta pequeña desincronía se manifiesta con fatiga y mal humor, malestares característicos de cuando nos levantamos temprano. 

El cortisol también está relacionado con el estado de alerta que te permite concentrarte y responder a diferentes estímulos. Una impresión fuerte produce la liberación de cortisol, modifica la memoria y la atención, y genera una huella de aprendizaje indeleble. Te puedes acordar de dónde estabas el día del temblor porque fue tan estresante que generó en tu cuerpo grandes cantidades de esta hormona.

El ratón Clock

Tenemos diferentes relojes en el organismo y todos ellos tienen que estar de acuerdo, a esto le llamamos sincronización interna, si no existiera nuestro cuerpo se volvería un caos y da lugar a un descontrol, entonces una parte de nuestro organismo cree que está en el horario de Japón, otra en el de Europa y otra en el de México y no se llevan a cabo las funciones en forma armónica, esta es una de las primeras hipótesis, con evidencia de apoyo, que señala que la desincronización está relacionada con enfermedades como el cáncer o los trastornos metabólicos.  

En diferentes laboratorios se emprendió la búsqueda de los genes reloj en ratones, se comenzaron a mutar ratones hasta que se identificó a un ratón que ya no tenía el gen conocido como Clock, si a este ratón le apagaban la luz y lo mantenían en oscuridad continua dejaba de “medir el tiempo”, es decir ya no sabía cuando era de día y cuando era de noche, por el contrario si lo dejaban con luz continua medía el tiempo únicamente por dos o tres días.

Cuando el ratón dejaba de medir el tiempo, comía, se despertaba, corría y se volvía a dormir sin ningún orden, contrario de lo que un ratón sin alteraciones en sus ritmos biológicos hace, ya que al ser un animal nocturno  duerme durante el día y en la noche realiza sus actividades. 

A este ratón arrítmico, lo estudiaron, vieron en dónde estaba la mutación, secuenciaron su genoma y pasaron varios años hasta que alguien se percató que los ratones Clock estaban gordos, se pusieron a investigar y se dieron cuenta que tenían un defecto genético que los hacía acumular grasa, no era casualidad que fueran gordos, aunque la única mutación estaba en el gen Clock tenía relación con el síndrome metabólico, porque los genes reloj están engranados con los genes que regulan el metabolismo. 

La cronobiología en México

Durante los últimos 30 años el número de laboratorios dedicados a la investigación en cronobiología han aumentado, cuando yo inicié el doctorado trabajaba el tema del sueño y por razones que no vienen al caso, comentó el doctor Raúl Aguilar, comencé a investigar los ritmos biológicos que regulan el sueño, en esa época había tres o cuatro laboratorios que estudiaban los ritmos biológicos en el camarón de agua dulce, todos ellos asociados al grupo del doctor Hugo Aréchiga Urtuzuástegui, que ya falleció.

En el 2007 la Sociedad de Fisiología cumplió 50 años y lo festejamos con un Congreso al que invitamos a personas de todo el mundo, entre ellos al presidente de la Federación Mundial de  Sociedades de Cronobiología, a quien tratamos con la calidez característica de los mexicanos y yo creo que le  gustó México, porque después del Segundo Congreso Mundial de Cronobiología, que se había realizado en Japón, nos propuso organizar el Tercer Congreso en México. 

Después de platicarlo con mis colegas, decidimos que sí, que era un reconocimiento al crecimiento de la cronobiología en México y además sonaba divertido. La invitación que les hicimos a los especialistas en cronobiología de todo el mundo, fue con el enfoque de discutir cómo llevar el conocimiento que se genera en los laboratorios universitarios a la sociedad en general y que reciban los  beneficios de nuestro trabajo. 

Un ejemplo de esto son los programas modernos de turnos rotatorios de trabajo o el uso de la melatonina como un hipnótico que sirve para contrarrestar el cambio en nuestro horario cuando volamos a otro continente (jet-lag), ambos casos se basan en el conocimiento que tenemos de los relojes biológicos. 

Durante mucho tiempo las fábricas funcionaban las 24 horas del día con tres horarios laborales, el turno A trabaja la primera semana desde las siete de la mañana, la siguiente semana entraba a las tres de la tarde y la siguiente a las ocho de la noche, y de pronto el administrador decidía que los que entraban a la siete de mañana lo harían en la noche, pensaríamos que da igual, pero es indispensable preguntarnos ¿cuánto tiempo se debe tener a una persona en un horario antes de que se le asigne otro y se adapte?

Dependiendo de cómo hagas los cambios rotatorios las personas se adaptan más rápido o más lento, hay varios estudios, pero en definitiva no conviene tener a los trabajadores un mes en el horario nocturno, un mes en el horario vespertino y un mes en el horario matutino, porque no se adaptan, es más fácil tenerlos por lapsos cortos menores a una semana.


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