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CRONOBIOLOGÍA
Un ritmo es la variación regular de una función biológica en el curso del tiempo
-Periodo: intervalo de tiempo entre dos acontecimientos idénticos, marca la duración de un ciclo completo. -Mesor: Valor medio de la variable -Fase (acrofase): tiempo entre el valor máximo de la variable a lo largo del ciclo ( horas) y el inicio del ciclo (tiempo=0). -Amplitud: diferencia entre el valor máximo y el valor medio. -Cambio de fase: cuando dos ritmos están desfasados, se define el cambio (retraso o adelanto) de fase como el tiempo entre la acrofase de cada ritmo.
Mapa de fases
La representación de las acrofases de los distintos ritmos de un mismo individuo se denomina “mapa de fases” Un mapa de fases indica la relación de orden temporal entre los distintos procesos fisiológicos apareciendo una secuencia característica
Tipos de ritmos biológicos
Frecuencia
Baja : períodos mayores de 6 días Media : períodos mayores de 30 minutos y menores de 6 días Alta : períodos menores de 30 minutos
Relojes y sincronizadores biológicos
Reloj biológico. Estructura interna de un organismo responsable de la generación de una categoría de oscilación rítmica
Sincronizador. Cualquier agente ( habitualmente la luz) capaz de sincronizar el periodo de un ritmo biológico al suyo propio.
Curso libre (free running). Define a un ritmo biológico que no está siendo influido (sincronizado) por ningún factor externo, consecuentemente su periodo será correspondiente al oscilador o reloj endógeno.
ZEITGEBERS. El concepto hace referencia a cualquier clave exógena que es capaz de sincronizar un ritmo endógeno. Como consecuencia de la sincronización se establece y mantiene una relación de fase estable entre el ambiente y el ritmo endógeno, y se asegura la correspondencia del tiempo biológico con el geológico. Luz (más común y efectivo), Temperatura, Ruido, Disponibilidad de alimento, Interacciones sociales
ZEITSTORERS. Disruptor químico, físico o psicosocial que disrupciona ritmos (cambio horarios trabajo, viajes…)
Leyes de aschoff
Un efecto importante del zeitgeber tiene que ver con su intensidad. Con relación a la luz, Aschoff enunció una serie de principios o leyes que llevan su nombre
-El aumento de la intensidad luminosa prolonga el tiempo de actividad y acorta el tiempo de reposo en las especies diurnas, mientras que disminuye el tiempo de actividad y aumenta el tiempo de reposo en las especies nocturnas.
Curvas de respuesta de fase
Se observa diferente respuesta a un agente sincronizador ( zeitgeber) en función del momento del ciclo en que se aplica Este fenómeno se representa por la llamada “curva de respuesta de fase”.
Figura 4. Curva de respuesta de fase ante la luz y la melatonina en el hombre. Los cambios en la temperatura corporal marcan la actividad del reloj. La temperatura corporal central alcanza su nadir a las 04:00-05:00 h.
En todos los casos, las curvas de respuesta de fase indican que durante gran parte del ciclo diario, el estímulo luminoso es ineficaz para modificar el periodo circadiano. Los periodos de eficacia luminosa están en las transiciones luz-oscuridad u oscuridad-luz
-Son universales
-Difieren de un individuo a otro o de una especie a otra en cuanto a la magnitud de los avances o retardos de fase que se producen
-No hay simetría entre los avances y retrocesos de fase. En unas especies el retraso o el avance de fase es mas importante en magnitud y duración que en otras
-En un mismo individuo, la magnitud del avance o retraso de fase dependen de la intensidad del estímulo luminoso
-En todos los casos, los retardos de fase son inmediatos, mientras que los avances requieren un cierto tiempo
Características de los ritmos circadianos
-Su periodo, en condiciones constantes es de 24 horas -Estan generados por marcapasos endógenos -Pueden sincronizarse por señales externas básicamente la luz -Son innatos (genéticamente determinados). -Su periodo permanece constante en un amplio rango de temperaturas -Cambios en las señales externas pueden modificar la fase de la oscilación
Organización funcional de los sistemas circadianos
1.- El marcapasos circadiano o reloj interno 2.- La vía de entrada
En muchas especies este ritmo constituye un mecanismo regulador de la reproducción
-Edad y desarrollo
-Secreciones endógenas y otros factores
Se localizan receptores para la melatonina en muy diversos lugares dependiendo de la especie de que se trate
- NSQ: sincronización de los ritmos circadianos
- Hipotálamo e hipófisis: regulación de la reproducción
- (^) Corteza cerebral y tálamo: efectos hipnóticos y regulación del ciclo sueño- vigilia
- Retina: función visual y adaptación a la iluminación ambiental
- Arterias cerebrales :regulación cardiovascular y termorregulación
- Ciertos sitios de unión citosólicos y nucleares :acción antioxidante, acción inmunomoduladora
A lo largo del día se observan cambios en la densidad y sensibilidad de estos receptores (“ventana de sensibilidad”), lo que podría explicar la diferente respuesta de la melatonina dependiendo del momento del ciclo diario en que se administrara
Funciones de la melatonina
-Cronobiótico
La secreción rítmica individual de melatonina es muy estable y constituye una señal cronobiótica circulante capaz de proporcionar al resto de la células corporales información referente al estado del reloj
-Regulación de la maduración sexual
En la mayoría de las especies animales, la melatonina es la señal para regular los cambios estacionales en su estatus reproductor Las pautas reproductivas garantizan que el nacimiento de los individuos se produzca en la época en que las condiciones ambientales son óptimas para la supervivencia
Reproducción estacional
La melatonina es capaz de modular la actividad del eje gonadal. Reproductores de días largos y Reproductores de días cortos
En la especie humana parece existir una relación entre niveles de melatonina y el comienzo de la pubertad.
-Control de la temperatura corporal y sueño
La melatonina produce vasodilatación al actuar sobre receptores vasculares. El correspondiente descenso de la temperatura corporal facilita la propensión al sueño. Por esta razón esta molécula es capaz de resincronizar el ciclo sueño-vigilia
-Hipnótico, sedante
Potencia la transmisión GABAérgica
Inhibe la neurotransmisión glutamatérgica
-Inmunomodulador. Muchos de sus efectos los realiza a través de su unión a linfocitos T helper :
-Antioxidante
Neutraliza los radicales libres Activa enzimas antioxidantes
-Oncostático. Acción antitumoral
Reduce el daño del ADN mediado por radicales libres Inhibe la captación y metabolismo de ácidos grasos incluyendo el ácido linoleico Inhibe la telomerasa en células tumorales Efecto antiestrogénico en tumores mamarios Reduce la angiogénesis tumoral Estimula al sistema inmune Puede inducir apoptosis aumentando la expresión del gen supresor p
-Antienvejecimiento
El envejecimiento es consecuencia del deterioro celular y orgánico a su vez consecuencia de la destrucción molecular debido a los continuos ataques que sufren las macromoléculas por los radicales libres Debido al descenso en la secreción de la melatonina que se produce durante la senescencia se piensa que esta molécula podría mejorar los desórdenes que se generan en edades avanzadas.
