RITMOS CIRCADIANOS

Antes de abordar esta temática algunas definiciones:

Cronobiología: Ciencia que estudia los ritmos biológicos en todos sus niveles de organización.

Ritmo biológico: Recurrencia de un fenómeno biológico en intervalos regulares de tiempo, que se relaciona con ciclos geofísicos resultantes de la rotación y traslación del planeta Tierra.

Los relojes biológicos coordinan internamente los cambios diarios de sueño y vigilia, metabólicos, hormonales y, en general, de toda nuestra fisiología, asegurándose de que todos los procesos fisiológicos se lleven a cabo en el momento y con la intensidad adecuada para el día o la noche y de que estén coordinados entre sí.

Clasificación de los biorritmos

Los biorritmos se los puede clasificar de las siguientes formas:

Ritmos circadianos: abarca aquellos procesos biológicos con una duración cercana al día (latín: circa: alrededor de, cerca de; dies: día)
• Se considera 24 horas (+/- 4 horas).
• El promedio está en 25 horas.
• La sincronización lumínica propia de nuestro día de 24 horas condiciona nuestro ritmo de 24 hs.

Ritmos infradianos: aquellos procesos biológiocos de duración superior al día (en el intervalo de un día el ciclo se repite menos de una vez).

Ritmos ultradianos: cuando el ciclo del proceso biológico es inferior al día (en el intervalo de un día el ciclo se repite más de una vez).

Variables principales reguladas por los biorritmos circadianos:

• Actividad cerebral (p.e.: el rendimiento intelectual, el ritmo sueño-vigilia, etc.),

• Secreción endocrina, metabolismo,
• Presión arterial, oscilación a lo largo del día de la frecuencia cardíaca,
• Rendimiento muscular,
• Función digestiva,
• Temperatura corporal.
• Regeneración celular.

Ej.: Si la administración de antihipertensivos se sincroniza con el biorritmo circadiano de la presión arterial se controla mejor la hipertensión, se necesita menor dosis de antihipertensivos y disminuyen las reacciones adversas a la medicación.

El sistema de regulación fisiológica natural de nuestro cuerpo es capaz de prevenir y detectar un estímulo que producirá alteraciones en el sistema homeostático (homeostasis = capacidad del organismo de mantener una condición interna estable ante los diferentes estímulos externos). Los cambios de tipo predictivo incluyen a los ritmos biológicos y son considerados como una forma de adaptación conductual y fisiológica en respuesta al medio ambiente cambiante y cíclico.

El sistema circadiano se encuentra formado por las siguientes estructuras:

1) un reloj biológico que en los mamíferos se sitúa en el núcleo supraquiasmático del hipotálamo (NSQ) y que puede conservar su ritmo en ausencia de estímulos externos;

2) las vías de sincronización, encargadas de proporcionar al reloj la información de las señales externas (conocidos como zeitgebers -sincronizadores o dadores de período- del alemán: zeit: periodo; geber: dador) . Principalmente el tracto retino-hipotalámico transmite la información luminosa de la retina hacia el NSQ para mantener una congruencia entre el reloj y el medio ambiente; y finalmente

3) las vías eferentes que transmiten las señales a los sistemas efectores que expresan los diferentes ritmos fisiológicos y conductuales.

El NSQ está compuesto de células que oscilan de manera circadiana y sincronizada transformandolo en el reloj biológico interno principal del ser humano. Osciladores similares se han encontrado en tejidos y órganos periféricos, como hígado, intestino, corazón, retina, etc., pero las oscilaciones de estos órganos dependen del NSQ, que los dirige y les transmite ritmicidad mediante la secreción cíclica de hormonas y la actividad del sistema nervioso autónomo.

El NSQ entonces es como el director de orquesta, genera los ritmos circadianos y transmite señales al organismo para que todos los tejidos oscilen coordinadamente y en armonía debido a que el ser humano es vulnerable a sufrir alteraciones de su maquinaria cronobiológica. Estas alteraciones se pueden clasificar en desincronización externa y desincronización interna y sus diferencias principales son las siguientes:

Interacción entre los ritmos circadianos y el metabolismo

La pregunta es, ¿como influye la comida en todo esto de los ritmos circadianos?

Insulina, glucagon, adiponectina, corticosterona, leptina y grelina son todas hormonas que muestran una oscilación circadiana. Esto se consigue gracias a la capacidad del reloj biológico de regular la expresión y actividad de las enzimas metabólicas y sistemas de transporte relacionados con el metabolismo del colesterol, la regulación de aminoácidos, el ciclo del ácido cítrico y el metabolismo del glucógeno y la glucosa.

Actualmente se sabe que algunos metabolitos presentes en los alimentos tienen un papel sincronizador muy importante. Varios estudios (cuales) han identificado algunos nutrientes capaces de reajustar o regular los ritmos circadianos de la conducta y de los tejidos periféricos; entre ellos se encuentran la glucosa, los aminoácidos y el sodio.

Interacción entre genes reloj y genes de regulación metabólica

¤ El control de la expresión de los ritmos circadianos se realiza a través de los llamados ‘genes reloj’. Estos genes codifican una serie de proteínas que generan mecanismos de autorregulación mediante asas de retroalimentación transcripcional positivas y negativas.

¤ Están implicados en la homeostasis de la glucosa y en la regulación de la ingesta del alimento.

¤ Los nutrientes y hormonas que regulan el metabolismo también pueden inducir o restablecer los ritmos circadianos a través de la regulación en la expresión de genes reloj.

Traducción: La interacción entre genes reloj y metabólicos es recíproca. Los alimentos, como estímulos externos, afectarán al reloj biológico modificando la expresión de señales al organismo. Esto repercutirá entre otras cosas en el metabolismo de otros órganos importantes secretores de hormonas como hígado y riñones.

Reloj biológico y obesidad

En los mamíferos se han descrito al menos nueve genes reloj denominados: Per1, Per2, Per3, Cry1, Cry2, Clock, Bmal1, Caseína cinasa Ie (CkIe) y Rev-Erb. Se ha observado que los ratones que presentan una mutación en el gen Clock se caracterizan por ser obesos y por no tener una biología circadiana rítmica, mientras que los ratones deficientes de Bmal1 se caracterizan por presentar mas cantidad de tejido adiposo que los que no poseen esta deficiencia.
También se ha observado que la deficiencia de genes de adipocinas y receptores asociados a la obesidad, como la leptina y el receptor de melanocortina, da lugar a ritmos circadianos defectuosos.

Un estudio reciente de Lombardo M, et al.( J Am Coll Nutr. 2014 May 8:1-8.) demostró en un estudio comparativo entre dos grupos que, aún teniendo el mismo estilo de alimentación y calorías por día dependiendo como se realice la distribución calórica en el correr de las 24 horas puede mejorar la salud y ayudar a bajar de peso o producir el efecto contrario. En este estudio el primer grupo comía el 70% de sus calorías en el desayuno, colación de la mañana y almuerzo y el 30% restante en la colación de la tarde, merienda y la cena. El segundo grupo comía el 55% de sus calorías totales en desayuno y almuerzo y el 45% restante en la tarde y la noche. Después de tres meses se midieron los resultados y con una diferencia de tan solo el 15% en la distribución de las calorías durante el día el primer grupo había obtenido mejores resultados en pérdida de peso y aumento de sensibilidad a la insulina. ¿La única variable? Los horarios. El primer grupo seguía una alimentación con una distribución que respetaba más los horarios del reloj biológico, contribuyendo a una mejora en la salud.

Trabajo nocturno y obesidad

Como se mencionó anteriormente, no solo los alimentos actuan como estímulos externos que afectan positiva o negativamente al metabolismo a través de los ritmos circadianos. Por ejemplo, debido a que las labores nocturnas (entiendase aquellas que obligan a trasnochar) alteran la sincronía normal entre el ciclo luz-oscuridad, el sueño y la alimentación, el trabajo nocturno esta asociado con una mayor prevalencia de hipertrigliceridemia, bajos niveles de colesterol HDL, obesidad abdominal, diabetes y enfermedades cardiovasculares (CV). Además, aquellas personas con trabajos nocturnos suelen presentar valores aumentados de glucosa plasmática, insulina y trigliceridos (TG) como respuesta metabólica postprandial, que se asocian con la alteración de la ritmicidad circadiana de la melatonina.

Ej. de estímulos externos que afectan los ritmos circadianos y de órganos que son afectados por los ritmos biológicos.

¿Un café para desayunar?

Volvamos a los ejemplos de alimentos influyendo en los ritmos circadianos. El cortisol es una hormona cuyo comportamiento responde a nuestro reloj biológico, siendo el mayor pico de acción entre las 6 y las 10 de la mañana. El cortisol es una hormona producida por la glándula suprarrenal. Sus funciones principales son incrementar el nivel de azúcar en la sangre (glucemia) a través de la gluconeogénesis, suprimir el sistema inmunológico y ayudar al metabolismo de las grasas, proteínas y carbohidratos. El pico de cortisol en las mañanas que se da naturalmente por su ritmo circadiano ayuda a que la persona despierte. Niveles bajos de cortisol provocan sensación de cansancio y ansiedad.

La cafeína puede interferir en la respuesta de cortisol. Si el consumo de café es de manera esporádica, la cafeína provoca un aumento de los niveles de cortisol en sangre.
Por el contrario, cuando se bebe el tipico café mañanero todos los días de manera religiosa este interfiere en la producción de cortisol disminuyendolo. El cuerpo de a poco empieza a producir menos cortisol apoyandose más en la cafeína. El inconveniente es que el cuerpo irá haciendose tolerante a la cafeína precisando cada vez mayores dosis y que en vez de complementarse cortisol y cafeína entre ellos, la cafeína sustituye el efecto que en general se obtiene del cortisol. Como consecuencia, sin su café mañanero el bebedor frecuente se siente exhausto en la mañana debido a que a alterado su ritmo circadiano sustituyendo el efecto del cortisol con la cafeína. La simple solución a este problema es el consumir café fuera de este horario para no afectar la oscilación natural de esta hormona.

Carbohidratos, ¿de mañana o de noche?

Más arriba habíamos mencionado como aún ingiriendo los mismos alimentos, el como se distribuya su consumo durante el día influencia de diferentes formas en el organismo. A que grupo de nutrientes se le de prioridad en diferentes horarios del día también producen distintos resultados. Hay estudios en los que se ha observado un efecto positivo al consumir alimentos ricos en proteínas durante la mañana y dejar aquellos altos en carbohidratos para la tarde/noche (poner estudios).

Cuando se evita el consumo de carbohidratos de absorción rápida durante la mañana aumenta los niveles de serotonina y la sensiblidad a la insulina, mejorando los niveles de glucosa en sangre, disminuyendo la inflamación, modulando positivamente el perfil hormonal  el apetito del día siguiente, ayudando a personas con sobrepeso a la pérdida de peso y regulando la homeostasis de la glucosa. El ritmo de la leptina (hormona de la saciedad)  aumenta paulatinamente durante el día y alcanza un pico durante la medianoche, para decrecer hasta el inicio de un nuevo ciclo. Al ingerir carbohidratos sobre la noche el organismo libera más leptina ayudando a mantener la quema de grasas mientras se duerme y al siguiente día (poner estudio). Queda así anulado el concepto de que comer carbohidratos durante la noche es "malo" porque "hace engordar".

En aquellos casos de deportistas si se entrena en la mañana es posible tener una reserva muscular suficiente de carbohidratos con un buen consumo de los mismos la noche anterior y un consumo post ejercicio de un 30% de los carbohidratos totales del día para recuperar las reservas musculares perdidas durante el rato de actividad física, permitiendo mantenerse en la linea de "pocos carbohidratos en la mañana".

Conclusiones

El nuevo estilo de vida moderno lleva a un consumo elevado de alimentos, inactividad durante el período de actividad del organismo, mayor actividad en el período de descanso y un acortamiento en el período de sueño afectando a los ritmos biológicos.
La alteración de los ritmos biológicos podría generar una atenuación de los ritmos circadianos de alimentación, alterar el metabolismo, aumentar la incidencia de cáncer y reducir la esperanza de vida. Se sabe que componentes de los alimentos y el tiempo de alimentación tienen la capacidad de restablecer los ritmos corporales. Reajustar el reloj biológico con el tiempo de la alimentación puede conducir a un mejor funcionamiento fisiológico y así prevenir o aminorar los trastornos metabólicos, promover el bienestar y prolongar la esperanza de vida, siempre considerando que los ritmos circadianos también están personalizados y modulados por factores genéticos.
A su vez, la exposición regular a sincronizadores ambientales como la luz, el horario de comidas y el horario de ejercicio físico, podrían reflejar una solución a la desincronización del sistema circadiano.

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