¿Qué es el ritmo circadiano?

Restos arqueológicos que datan de más treinta mil años muestran intentos del hombre primitivo para entender la relación de los fenómenos que se observaban en los seres vivos y el ciclo noche-día según la época del año. Los antiguos egipcios desarrollaron un concepto de periodicidad de “días críticos” en los que los síntomas de enfermedades observadas se calmaban o exacerbaban. El padre de la medicina, Hipócrates, estudió la relación de la fiebre y el crono; Aristóteles y Galeno hablaron sobre el ritmo de sueño y vigilia.

La ciencia que estudia los ritmos biológicos

Como vemos, no se trata de un campo nuevo de la investigación, sino que, desde que el hombre empezó a contemplar la realidad que le rodea, surgieron las ideas.

Circadiano viene del latín circa (‘alrededor de’) y dies (‘día’): el ritmo que gira entorno al día (aproximadamente 24 horas). Sin embargo, el circadiano solo es uno tipo de ritmo biológico. Existe el ritmo infradiano, que dura más de 24 horas y que se puede repetir cada cierto días, semanas o meses, o puede ser anual. Un ejemplo de ello es el ciclo menstrual.

Un adulto tiene un ciclo de esfuerzo y descanso aproximadamente cada dos horas

El ritmo ultradiano dura menos de 24 horas. Hay muchas funciones fisiológicas del cuerpo humano que ejemplifican un ritmo ultradiano. Estos ritmos tienen múltiples ciclos en un día. Un adulto, por ejemplo, tiene un ciclo de esfuerzo y descanso aproximadamente cada dos horas. Algunos duran meramente segundos, como el control de la respiración; otros duran solo milisegundos, como la mayoría de los procesos que tienen lugar en la célula a nivel microcirculatorio.

El reloj que da ventaja evolutiva

Es poco probable que los relojes biológicos se hubieran originado por casualidad; más bien son el resultado de la selección natural. Evolutivamente, prospera el que se adapta y llega a reproducirse, que es la ventaja de los organismos por excelencia. Las cianobacterias son las formas de vida más antiguas que presentaron funciones circadianas.

Hay dos maneras por las cuales los relojes dan ventaja a las especies: una intrínseca –se establece un orden temporal interno entre varios procesos fisiológicos (marcapasos endógeno)– y una extrínseca –facilita el arrastre de los ritmos circadianos a los ciclos externos (zeitgebers o sincronizadores externos). Cuando hablamos de arrastre, nos referimos a la sincronización del ritmo circadiano a las señales de tiempo externas (fuera del organismo), que es imprescindible para la estabilidad.

Trastornos circadianos y enfermedades

¿Cómo afectan los ritmos circadianos a nuestro cuerpo?

Marcapasos endógenos

Son mecanismos internos que gobiernan los ritmos biológicos, en particular, el ritmo circadiano sueño-vigilia.

El marcapasos maestro es el núcleo supraquiasmático, situado en el hipotálamo. Controla áreas dentro y fuera del cerebro. A través del nervio óptico, recibe la señal de luz-oscuridad; por medio del tracto hipotalámico-retiniano, esa señal se convierte en química que llega hasta el reloj maestro y este, a su vez, marca la sincronización o desincronización del mundo exterior con el interno. En las últimas horas del día, con la luz que llega a través de la retina, el núcleo supraquiasmático envía señales a la glándula pineal, que deriva en la producción de melatonina e induce al sueño. En el núcleo supraquiasmático, encontramos genes relojes, que son moléculas que llevan a cabo las funciones rítmicas, pero también encontramos estos genes fuera del cerebro (riñón, hígado, páncreas, músculos…). Son los denominados relojes periféricos, que se han identificado en casi todas las células. Actúan con autonomía, pero de forma sincronizada con el núcleo supraquiasmático.

Veamos unos ejemplos:

  • El sistema cardiovascular presenta su propio ritmo, como reloj periférico. A finales de 1980, se vio que la mayoría de los eventos cardiovasculares (trastornos del corazón y sistema vascular) exhibían un pronunciado patrón circadiano diurno, por la mañana, cuando los individuos toman postura erguida y empiezan sus actividades. Los eventos cardiovasculares involucran factores tanto por endógenos (sistema nervioso, coagulación, concentración de catecolaminas en sangre, presión arterial) como exógenos (ciclos de actividad de descanso, eventos estresantes y cambios posturales).
  • La frecuencia cardíaca, la presión arterial, el tono vascular, la coagulación, concentración de catecolaminas tienen ritmo circadiano diurno.

El ritmo cardíaco alcanza su valor máximo entre las 10-12 de la mañana; el valor mínimo, entre las 3-5 de la mañana o 1-2 horas antes de despertar

  • La presión arterial tiene su valor máximo entre las 10-12 de la noche y su mínimo entre las 3-6 de la mañana o 1-3 horas antes de despertar. Se ha demostrado que los sujetos hipertensos que toman la medicación antes de ir a dormir reducen casi en un 40% el riesgo de evento cardiovascular (como infartos) que los que la toman por la mañana.
  • En cuanto al sistema respiratorio, la tos y los síntomas del asma tienen un pico máximo a las 4 de la mañana. La resistencia pulmonar es mayor por la tarde, lo que es interesante tener en cuenta a la hora de hacer deporte para dejarlo para esta parte del día.
  • El riñón de los individuos sanos excreta más electrolitos y produce más orina durante el día que durante la noche, y existen ritmos diurnos para la excreción urinaria de sodio, potasio y cloruro. La desregulación de estos ritmos se asocia con disminución de la función renal y puede acabar en daño renal.
  • Pacientes que reciben diálisis obtienen mejores resultados en salud global cuando el tratamiento se administra en horario nocturno, cuando ya se ha puesto el sol.
  • El ritmo de la temperatura corporal también oscila durante las 24 horas, pero depende de otros ritmos y de factores exógenos. La temperatura central del cuerpo (de los órganos internos) presenta un pico mínimo entre las 4.30-6.30, de 36 °C, y un pico máximo a las 18.00, de 38 °C.
  • La temperatura de la muñeca (temperatura periférica distal) nos puede dar pistas sobre la sincronización de nuestro ritmo circadiano. Se ha visto que, cuando se acerca la hora de dormir, la temperatura en la muñeca disminuye y, a medida que el sueño avanza, la temperatura va subiendo; al despertar, decrece la temperatura. Monitoreando estos valores, podemos saber si hay desregulación en el patrón sueño-vigilia.
  • El sistema musculoesquelético también está sujeto a los genes reloj. Su ritmo está regulado por señales hormonales, del sistema nervioso, la actividad locomotora y la alimentación. El músculo esquelético es sensible a la insulina y controla los niveles de glucosa en sangre de todo el cuerpo. La alimentación restringida –el ayuno– regula el reloj periférico no solo en el hígado sino también en el músculo esquelético.
  • El proceso de remodelación ósea y las concentraciones séricas de algunas hormonas que regulan el metabolismo óseo muestran una variación diurna. La desregulación tanto por genes específicos de reloj como por hormonas (principalmente insulina y leptina) ocasionan pérdida de masa muscular y puede acabar en sarcopenia.
  • En el sistema gastrointestinal, la motilidad del tracto gastrointestinal, la secreción de ácido, el mantenimiento de la mucosa y la producción de enzimas digestivas oscilan de forma circadiana. Por ejemplo: en el estómago, alrededor de tres ciclos por minuto; en el duodeno, doce ciclos por minuto; en el yeyuno y en el íleon, de siete a diez ciclos por minuto, y en el colon, doce ciclos por minuto.
  • La actividad del sistema gastrointestinal y del hígado está sujeta a diferentes ritmos circadianos, algunos mediados por células, otros por hormonas. La interrupción de la fisiología circadiana –del orden biológico– debido a la alteración del sueño o al trabajo por turnos puede provocar diversas enfermedades gastrointestinales, como el síndrome del intestino irritable, enfermedad de reflujo gastroesofágico o enfermedad de úlcera péptica.

El cuerpo utiliza un sistema de tiempo circadiano exógeno (del exterior), denominado osciladores transportables por alimentos, para predecir la disponibilidad de alimentos. El cuerpo se acostumbra a un horario de comidas y de forma anticipada –1-2 horas antes de comer– se envían señales que ponen en marcha el hambre.

La función mitocondrial, el balance energético y la utilización de nutrientes son controlados por relojes moleculares. El metabolismo de la glucosa y el sueño están fuertemente ligados. Así, personas que duermen pocas horas (estudios de cuatro horas de sueño) muestran adipocitos (células grasas) hasta con un 30% menos de sensibilidad a la insulina, que se traduce en aumento de grasa abdominal (peso), riesgo de diabetes y síndrome metabólico.

La tolerancia a la glucosa es mayor por la mañana que por la noche; de ahí que se recomiende cenar alimentos bajos en hidratos de carbono. Además, la melatonina desempeña un papel importante en la tolerancia a la glucosa; así, cuando se come en la fase circadiana en la que la melatonina está alta –por la noche–, se interfiere en el metabolismo de la glucosa. Esta conducta repetida a lo largo del tiempo puede llevar a obesidad y trastornos metabólicos. La recomendación es cenar bajo en carbohidratos en las últimas horas del día, antes que anochezca, y también hacer ayuno intermitente saltándose la cena es una excelente manera de sincronizar los relojes.

A continuación, vemos la implicación de la disrupción circadiana en el desarrollo de muchas enfermedades.

Los sincronizadores exógenos son:

  • La señal luz-oscuridad que recibimos a través de la retina (sol, oscuridad).
  • El horario de las comidas: comer durante la fase diurna; esto es, durante las horas del día. Evitar comer por la noche.
  • El ejercicio físico actúa como marcapasos sueño-vigilia.
  • Alimentos y ayuno. Se recomienda consumir los alimentos más ricos en carbohidratos durante las primeras horas del día. El ayuno intermitente sincroniza el reloj maestro, y este, mediante señales humorales o neuronales, se comunica con los relojes periféricos.
  • Cada individuo posee un cronotipo y, de acuerdo con el que le corresponda –más diurno o más nocturno–, se deben realizar las recomendaciones.

 

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Cecilia Lobato
Cecilia Lobato

Estudiante de nutrición en UAX. Formación Superior Dietética en OUC. Especialista en nutrición clínica ICNS. Nutrición clínica vegetariana ICNS.

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