El antiguo reloj que rige nuestras vidas – y determina nuestra salud

Nuestras vidas se rigen por el tiempo; utilizamos el tiempo para que nos diga lo que tenemos que hacer. Pero el despertador que nos despierta por la mañana o el reloj de pulsera que nos dice que llegamos tarde a cenar son relojes no naturales. Nuestra biología responde a un latido profundamente más antiguo que probablemente empezó a sonar al principio de la evolución de toda la vida.

Dentro de nuestros genes, y de casi toda la vida en la Tierra, están las instrucciones de un reloj biológico que marca el paso de unas 24 horas. Los relojes biológicos o «relojes circadianos» ayudan a cronometrar nuestros patrones de sueño, el estado de alerta, el estado de ánimo, la fuerza física, la presión arterial y mucho más.

En condiciones normales, experimentamos un patrón de 24 horas de luz y oscuridad, y nuestro reloj circadiano utiliza esta señal para alinear el tiempo biológico con el día y la noche. El reloj anticipa las diferentes exigencias de las 24 horas del día y ajusta la fisiología y el comportamiento antes de que cambien las condiciones. La temperatura corporal desciende, la presión sanguínea disminuye, el rendimiento cognitivo disminuye y el cansancio aumenta en previsión de irse a la cama. Mientras que antes del amanecer, el metabolismo se pone en marcha en previsión de una mayor actividad cuando nos despertemos.

El reloj circadiano también impide que todo ocurra al mismo tiempo, garantizando que los procesos biológicos se produzcan en la secuencia adecuada. Para que las células funcionen correctamente, necesitan los materiales adecuados en el lugar correcto y en el momento adecuado.

Miles de genes tienen que encenderse y apagarse en orden y en armonía. Las proteínas, las enzimas, las grasas, los hidratos de carbono, las hormonas, los ácidos nucleicos y otros compuestos tienen que ser absorbidos, descompuestos, metabolizados y producidos en una ventana de tiempo precisa. Hay que obtener energía y asignarla al crecimiento, la reproducción, el metabolismo, la locomoción y la reparación celular.

Todos estos procesos, y muchos otros, requieren energía y tienen que estar sincronizados con la hora correcta del día. Sin un reloj, nuestra biología sería un caos.

La investigación pionera de Jeffrey Hall, Michael Rosbash y Michael Young -galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2017 a principios de esta semana- proporcionó nuestra primera comprensión clara de cómo funciona un reloj biológico en cualquier organismo; en este caso, una mosca de la fruta.

Cómo funciona el reloj

En el corazón del reloj hay un «bucle de retroalimentación negativa» que consiste en la siguiente secuencia de eventos. Los genes del reloj producen mensajes que se traducen en proteínas. A continuación, las proteínas interactúan para formar complejos y se desplazan desde el citoplasma de la célula hasta el núcleo y luego inhiben sus propios genes. A continuación, estos complejos de proteínas inhibidoras del reloj se descomponen y los genes del reloj vuelven a ser libres para producir más mensajes y nuevas proteínas, y el ciclo continúa día tras día.

Este bucle de retroalimentación negativa genera un ritmo de casi 24 horas de producción y degradación de proteínas que impulsa el día biológico interno.

A partir de los hallazgos de Hall, Rosbash y Young en la mosca de la fruta, se descubrieron genes de reloj muy similares en ratones, humanos y muchos otros animales. Así pues, los relojes biológicos que «hacen tictac» en nosotros son muy similares a los relojes de los insectos, los gusanos, los peces y las aves.

Ahora sabemos que las preferencias matutinas y vespertinas de los individuos que se describen a sí mismos como «alondras» o «búhos» también parecen estar relacionadas con pequeños cambios en algunos de estos genes del reloj que aceleran o ralentizan nuestros ritmos circadianos.

No molestar

La comprensión del funcionamiento de los relojes circadianos y del papel central que desempeñan en nuestra biología ha permitido avanzar en muchos ámbitos, entre ellos la apreciación de que cuando los ritmos circadianos se alteran nuestra salud y bienestar general pueden verse gravemente afectados.

Los trabajadores por turnos intentan dormir durante el día, pero el sueño suele ser más corto y de peor calidad que cuando se duerme por la noche porque, aunque estén desesperadamente cansados, el sistema circadiano está indicando al cuerpo que debe estar despierto. Entonces trabajan durante la noche en un momento en el que el sistema circadiano ha preparado al cuerpo para el sueño, y el estado de alerta y el rendimiento son bajos. En efecto, trabajan cuando tienen sueño y duermen cuando no lo tienen.

La alteración del ritmo circadiano a corto plazo puede tener un gran impacto negativo en la memoria, la resolución de problemas, las respuestas emocionales y la atención. Y se ha demostrado que años de trabajo en turno de noche aumentan el riesgo de enfermedades cardíacas, infecciones, cáncer, diabetes de tipo 2 y obesidad. Así que ignoramos nuestros ritmos circadianos por nuestra cuenta y riesgo.

La alteración del ritmo circadiano es también una característica compartida por algunas de las enfermedades más difíciles de nuestro tiempo. Los enfermos mentales, como la esquizofrenia, el trastorno bipolar y la depresión; las afecciones neurológicas, como el Alzheimer, los accidentes cerebrovasculares y la esclerosis múltiple; los trastornos del desarrollo, como el autismo; y los trastornos oculares graves (incluida la aparición de cataratas) presentan alteraciones del ritmo circadiano.

El futuro de la investigación sobre los ritmos circadianos es comprender cómo se produce esta alteración y, a partir de este conocimiento, desarrollar nuevos fármacos y tratamientos que nos ayuden a regular el tiempo interno en todo el espectro de la salud. Vivimos tiempos apasionantes.

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