Tercer Milenio

En colaboración con ITA

Ritmos biológicos. Relojes por todas partes

Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young han sido galardonados con el Premio Nobel de Medicina por descifrar el mecanismo de los relojes biológicos. Este reportaje publicado en Tercer Milenio fue finalista del premio Boehringer Ingelheim al Periodismo en Medicina 2012.

Nuestro cuerpo sabe en cada momento qué 'hora' es y se prepara para afrontar cada instante de la jornada
Nuestro cuerpo sabe en cada momento qué 'hora' es y se prepara para afrontar cada instante de la jornada
J Mark Dodds

Estás en un concierto. El batería marca imperturbable el compás y tú sigues el ritmo dando golpes al suelo con el pie. Lo haces inconscientemente, aunque en algún momento te percatas de lo que haces y te sorprendes ligeramente. Lo que no piensas en ese momento es que dentro de ti millones de relojes están marcando otro compás, que en general dura unas veinticuatro horas y que altera los compases periódicamente para que sepas cuándo debes dormir, la temperatura que debes marcar, cuándo tienes que comer.

Los ritmos

La naturaleza, nosotros incluidos, genera ritmos por doquier. En nuestro caso, un conjunto de ellos son los que reciben el nombre de ritmos circadianos (del latín: alrededor del día), que oscilan con una periodicidad de unas 24 horas (pero que no son nuestros en exclusiva: los presentan el resto de animales, las plantas e incluso las algas y las bacterias). Esos ritmos son los que hacen que, cuando la noche se acerca, comiencen a aumentar los niveles de melatonina, una hormona que nos relaja y disminuye las funciones vitales, que nos prepara para el sueño (es, de hecho, esa hormona que ya se comercializa para minimizar el 'jet-lag', aunque su eficacia real todavía no haya sido precisada. Y es, además, una hormona liberada por la glándula pineal, una pequeña estructura alojada en el mismo centro del cerebro y en la que Descartes, por criterios ante todo estéticos, situó nada menos que el lugar donde se alojaba el alma humana).

Son también esos ritmos los que, un par de horas antes de que despertemos producen un gran pico de cortisol, la llamada hormona del estrés, que nos prepara para el día subiendo la tensión arterial, liberando azúcar a la sangre y aumentando nuestro nivel de alerta ante el día que se avecina. Y es, también, la responsable de que nos apetezcan tostadas para desayunar y uno de los factores que contribuye a que un alto porcentaje de infartos se produzcan en las primeras horas del día...

Los relojes

Decíamos que el periodo de estos ritmos es de unas 24 horas, pero eso no es del todo cierto. En realidad se aproxima a 25, por lo que debe ser ajustado para que no se produzcan retardos de fase (y que no nos entre el sueño una hora más tarde cada día). Para ello son necesarios los llamados 'zeitgebers' (del alemán, sincronizadores o dadores de tiempo). El más importante es la luz, el regulador del reloj principal. El gran reloj , como podríamos llamarlo, se encuentra alojado en el hipotálamo, una estructura cerebral responsable del control de multitud de funciones corporales. El hipotálamo se encuentra conectado directamente con la retina, de forma que las señales de luz que le llegan desde ella hacen que sea capaz de adaptarse al entorno y ajustarse a las 24 horas. Pero, como decíamos, y aunque suene increíble, disponemos en realidad de millones de relojes en nuestro interior, prácticamente en cada órgano y cada célula, que se ajustan al reloj principal pero que, en cierto modo, pueden funcionar también de forma independiente de él. Y, en este caso, no reciben información de la luz, sino por ejemplo de la temperatura o de los alimentos. Así, se ha visto que los relojes que tenemos en el hígado se regulan también por el ciclo de comidas que hagamos. Lo cual se relaciona con el hecho de que trastornos del ritmo circadiano -como los que acontecen a los trabajadores por turnos- no solo puedan causar problemas de insomnio o depresión, sino también multitud de disfunciones metabólicas como el desarrollo de diabetes. O incluso con que el ayuno se plantee como un método para combatir el 'jet-lag'. Pero, ¿cómo son y en qué consisten exactamente estos pequeños relojes?

Castillos de Lego

En el fondo, los relojes son castillos de Lego que juegan con el ADN. La vida se basa en la genética porque contiene la información necesaria para fabricar proteínas, pero para ello el proceso tiene que estar regulado. No solo es que algunos órganos produzcan unas proteínas y otros, otras, es que dentro de cada uno de ellos habrá momentos en que una proteína se fabrique y otros en que no, y esta variación también puede ocurrir a lo largo del día, cíclicamente.

Por ejemplo, uno de estos pequeños relojes es el llamado CLOCK (Circadian Locomotor Output Cycles Kaput) -los acrónimos, siempre tan ajustados-. CLOCK es una familia de proteínas que dirigen y coordinan la producción de otras muchas. Para ello, y para mantener un ritmo circadiano, lo que hacen es 'trabajar y descansar' de forma cíclica a lo largo de cada día. Y quien les dicta cuándo deben hacerlo es otra familia de proteínas llamadas PER (de Period, en inglés). Para conseguirlo, lo que hacen es sintetizarse y degradarse de forma cíclica a lo largo del día. Como un castillo de ladrillos de Lego que se va formando y que, al poco, debe ser destruido para poder seguir jugando al día siguiente. Como un reloj de arena al que se le da la vuelta una vez cada doce horas. Algo así.

Hace muy poco se ha descubierto que PER es la principal responsable de que nos levantemos por la mañana, incluso en ausencia de despertador. Cuando el castillo se destruye, es cuando nos despertamos. Pero hay además otra cosa, y es que PER está muy relacionada con otras proteínas, llamadas ciclinas, encargadas de regular el ciclo de división de las células. Es decir, que para protegernos de un posible cáncer las ciclinas deben funcionar bien. Pero para que las ciclinas funcionen bien, es necesario que PER y CLOCK construyan cuando tengan que construir.

Cronoterapia: fármacos con reloj
Que los ritmos circadianos puedan estar relacionados con la aparición de procesos como el cáncer o que la tensión arterial siga un patrón establecido y provoque que la mayor parte de los infartos ocurran por las mañanas, entre otras tantas cosas, implica, necesariamente, que los ritmos se relacionan con la salud y con la enfermedad. Pero no solo eso. Los ritmos parecen tener que ver incluso con los remedios contra la propia enfermedad, y pueden influir en que determinados fármacos sean más útiles según el momento en que se administren. Es lo que se conoce como cronoterapia, o la administración de un tratamiento según el momento más adecuado para su función.

Cada vez existen más evidencias de que los principales fármacos contra la hipertensión funcionan mejor de noche, porque disminuyen el pico que se produce al despertar y no pierden eficacia durante el día. En el mismo sentido, parece que las estatinas, los principales medicamentos contra el colesterol, son más útiles si se toman antes de acostarse. Y la cantidad de ejemplos ha ido aumentando con el tiempo: en el caso de las úlceras de estómago, se ha visto que el omeprazol es más recomendable tomarlo por la mañana, pero que la aspirina es más aconsejable por la noche. Y si hablamos del asma, se recomienda que los corticoides se tomen poco después de despertarse. En el caso del tratamiento del cáncer, y teniendo en cuenta las características de las quimioterapias, la atención se ha centrado hasta ahora en averiguar cuál es el momento idóneo para disminuir su toxicidad, pero ya comienza a haber evidencias de cuáles son los momentos oportunos para mejorar la eficacia de diferentes compuestos. Independientemente de los tratamientos, pero también en relación con el cáncer, una investigación reciente ha comprobado que los ritmos circadianos influyen también a la hora de determinar el momento en que se dividen las células de la piel. Lo que hacen es favorecer esta división en los momentos de mayor oscuridad, previniendo que la luz interfiera en el proceso y protegiéndonos, por tanto, de un mayor número de mutaciones y tumores.

Pero en los tratamientos no todo son fármacos. En el caso de la depresión estacional, que a tanta gente afecta cuando llega el invierno y disminuye la luz ambiental, se están probando, al parecer con éxito, terapias como el adelantamiento del sueño o la exposición matinal a fuentes intensas de luz, en un intento por 'reeducar' el reloj .

Búhos y alondras
Según su sueño se pueden distinguir tres tipos de personas: los búhos, las alondras y, como en muchas otras distinciones, 'los del medio' (aunque en la realidad todo sea un continuo).

Los búhos tienden a acostarse tarde, y consecuentemente, levantarse bien entrada la mañana. Las alondras son los que ya antes de las 12 apenas aguantan el sueño pero, por el contrario, tienden a madrugar.El número de horas totales dormidas suele ser bastante similar, pero el patrón puede condicionar muchas funciones sociales (como las fiestas nocturnas o el rendimiento en las mañanas de trabajo). El porqué de esta variación se ha estudiado desde el punto de vista evolutivo, y una teoría sugiere que su existencia era ventajosa para las tribus antiguas, ya que garantizaba que siempre habría alguien despierto haciendo guardia frente a posibles peligros. Y lo que se ha visto recientemente es que, independientemente de la tendencia individual, todos los adolescentes tienden a ser búhos, pero que con la edad (¿y la madurez?) esta tendencia va disminuyendo, especialmente en las mujeres. De hecho, el patrón de sueño de ambos sexos se iguala al filo de la menopausia, lo que sugiere que las hormonas seguramente juegan un importante papel.

Un mundo de ritmos
La naturaleza está llena de ritmos, más o menos constantes. Por un lado están los relacionados con el sol, que definen los años y las estaciones, y todo lo que queda bajo su mandato, como la floración de las plantas o las migraciones y la hibernación de ciertos animales. También están los ritmos en relación con la luna, en ciclos de unos 29 días, que influyen sobre las mareas (los llamados ritmos nictamerales) y que resultan tan parecidos en duración a los ciclos menstruales que durante siglos se implantaron numerosas leyendas sobre su influencia y disposición. Todos ellos serían ritmos infradianos, llamados así porque, aunque tienen mayor duración, su frecuencia es inferior a la de un día.

Pero también hay numerosos ritmos llamados ultradianos, cuya duración se define como inferior a 20 horas. Muchos de los procesos endocrinos en los que las hormonas están implicadas siguen ritmos con este patrón, pero también la alimentación, la atención, las fases del sueño o la capacidad de aprendizaje están sometidos a su mandato. Dentro de ellos también se encuentran los llamados ritmos de alta frecuencia, como podrían ser los latidos cardiacos, los movimientos que se producen durante la digestión o la misma respiración.

Cuando se pierde el compás
El 'jet-lag' Consiste en una desadaptación entre el reloj biológico y el entorno cuando se viaja atravesando varios husos horarios. Se caracteriza por alteraciones del sueño, cansancio, dolor de cabeza, problemas digestivos... Y es diferente según que el viaje sea hacia el Este o el Oeste, ya que en el primer caso los efectos son más pronunciados. En condiciones normales, el cuerpo tarda en adaptarse al nuevo entorno entre 2 y 7 días, aunque se han estudiado diferentes formas de acelerar el proceso. El uso adecuado de melatonina (o de sus análogos) parece ser de ayuda a la hora de resincronizar los patrones de sueño, aunque su eficacia todavía no se ha valorado con precisión. También la exposición a una fuente de luz intensa en los momentos apropiados puede ser eficaz. E incluso se ha descrito que, aprovechando la existencia de relojes periféricos, un ayuno de 16 horas puede servir para modificar el ciclo. El síndrome del trabajador nocturno o por turnos En este caso no solo está la posible irregularidad de horarios, es que el sueño diurno suele ser de peor calidad. De hecho, es más probable que estos trabajadores desarrollen alteraciones del sueño, depresión, diabetes e incluso algunos tipos de cáncer. Además, pueden tender a usar alcohol y tranquilizantes como inductores del sueño, lo que aumenta los problemas. Para estos trabajadores, fármacos como la melatonina antes del sueño pueden ser de cierta ayuda, pero más eficaz parece el exponerse a fuentes de luz brillante en el caso de trabajar de noche. De cualquier forma, lo que más se recomienda es una correcta planificación en el caso de los turnos y mantener horarios regulares en la medida de lo posible.PARA SABER MÁS:

Una versión divergente de este mismo tema, conectándolo con la epigenética, el vino, y la longevidad.

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