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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Vivir a destiempo

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Siempre me ha parecido que uno de los secretos de los grandes científicos ha sido preguntarse el por qué de cosas que el común de los mortales simplemente acepta como tales, sin más, y por esa razón jamás las investiga. Es evidente que solo investiga algo quien se pregunta por qué.

Precisamente entonces podemos preguntarnos por qué comemos y dormimos a ciertas horas, y no a otras. ¿Por qué tenemos sueño de noche y no de día, mientras que a los búhos les sucede lo contrario? Es ésta una pregunta científica para la que comenzamos a tener respuestas precisas. Como para casi todo en la vida, la respuesta reside en el funcionamiento de mecanismos moleculares que regulan los ritmos vitales, los conocidos como ritmos circadianos. Ahora que se avecina el cambio horario de estas fechas me ha parecido que este tema nos viene muy a tiempo.

LA EVOLUCIÓN DEL RITMO

Como sabes, los ritmos circadianos suceden con periodicidad diaria, o casi. Estos ritmos permiten a los organismos adaptarse a los cambios diarios de luz, temperatura, y otros factores. Al parecer, los ritmos circadianos aparecieron muy pronto en la evolución de los organismos vivos. Proteínas sensibles a la luz surgieron ya en las primeras células con el propósito de defenderlas de la radiación ultravioleta del Sol. Como esta radiación daña el ADN, era preferible que el proceso de división celular por el que las células se reproducen, y que conlleva también la reproducción de todo su ADN, se llevara a cabo por la noche. Las proteínas sensibles a la luz regulaban que el mecanismo de reproducción celular solo se produjera, por tanto, en la oscuridad. Aún hoy algunos organismos simples retienen este mecanismo primitivo, pero eficaz.

Los organismos multicelulares heredaron de los unicelulares los mecanismos de regulación circadiana, pero desarrollaron también los suyos propios. Estos mecanismos son necesarios tanto para regular la actividad diaria, como para coordinar los cambios bioquímicos con los ciclos diarios. Como no puede ser de otro modo, estos mecanismos están formados por moléculas de proteínas producidas por los genes.

El primer gen regulador de los ritmos circadianos fue identificado en 1971 en uno de los animales más utilizados en el laboratorio: la mosca del vinagre. Los científicos identificaron mutantes de esta especie de mosca que tenían un ritmo circadiano más corto de lo normal, otros mutantes que lo tenían más largo, y otros que, al igual que muchos en las discotecas, habían perdido el ritmo. El análisis de las mutaciones reveló que todas sucedían en un mismo gen, al cual los científicos, quienes aunque tienen imaginación no la suelen usar para bautizar genes, denominaron “periodo”.

MOSCAS, BÚHOS Y GORRIONES

Pero no solo las moscas pueden tener problemas de ajuste circadiano. Los seres humanos, algunos de los cuales solo se diferencian de las moscas en que no tienen alas, también pueden tenerlos. De hecho, esto no es una sorpresa, porque conocemos a muchos con este problema. Tenemos al amigo búho que se acuesta tarde y se levanta más tarde aún, y al gorrión cantarín que se acuesta temprano y se levanta más temprano todavía. Éste suele habitar en el piso de arriba. Entre medio de búhos y gorriones se encuentra la normalidad circadiana, en la que espero te encuentres. En cualquier caso, todos pertenecemos a lo que se llama un cronotipo dado.

Existen casos agudos de búhismo o gorrionismo circadianos, personas que viven muy a destiempo. Hace diez años, se identificaron tres familias de gorriones extremos que se despertaban a las cuatro de la mañana y caían dormidos a las siete y media de la tarde. ¡Ojala a mi jefe le pasara lo mismo! El análisis de posibles mutaciones genéticas reveló que estas familias tenían mutado el mismo gen que causaba las anormalidades circadianas en las moscas. Ya les decía yo de nuestro parecido.

Además del gen “periodo”, se han descubierto al menos otros cinco genes que también participan en mecanismos moleculares oscilatorios que regulan el ritmo circadiano. Estos genes se han denominado CLOCK, BMAL1, PER1, PER2, PER3, CRY1 y CRY2. Todavía no sabemos todo sobre ellos, pero es de suponer que mutaciones en los mismos pueden tener que ver con trastornos del sueño y otras patologías.

EL RELOJERO JEFE

Y es que dormir o despertarnos no es la única actividad que debemos regular periódicamente. Otra de las actividades periódicas vitales (además del sexo, como bien suponías) es la alimentación. Los ritmos circadianos afectan también a los circuitos metabólicos básicos y muchos pacientes con desórdenes circadianos sufren de problemas gastrointestinales, intolerancia a la glucosa, diabetes, o hipertensión.

Descubrimientos recientes han revelado que además del mecanismo central de regulación circadiana, el relojero jefe, el cual reside en una parte del hipotálamo cerebral y se sincroniza con estímulos del entorno (por ejemplo luz/oscuridad), contamos con reguladores circadianos en otros órganos. Por ejemplo, el hígado cuenta con su propio relojero que lo prepara para trabajar con cada comida o cena. Estos relojeros periféricos se sincronizan con el relojero jefe, pero pueden ajustar su propio ritmo. No obstante, si se produce una desincronización importante, por ejemplo, en casos de vuelos transcontinentales, podemos tener los relojes periféricos desajustados incluso durante una semana, con los consiguientes problemas que esto causa.

Mayor problema sufren aún aquellas personas que por su trabajo deben violar los ritmos circadianos naturales. Trabajadores y trabajadoras nocturnas, vigilantes, porteros, médicos de guardia, y otros esforzados, pueden a la larga sufrir importantes trastornos, e incluso hasta cáncer, debido a los desajustes circadianos causados por sus horarios de trabajo. Los hay también que, aunque trabajan de día, duermen mientras “trabajan”, pero estos suelen tener menos problemas de salud.

Es importante conocer más sobre la regulación de los ritmos circadianos y los problemas de salud derivados de no respetarlos adecuadamente. Por esta razón, en 2006, la Comisión Europea financió un proyecto de investigación, llamado EUCLOCK, en el que participaron 43 investigadores de varios países, entre los que no se encontraba España, que permanece todavía adormilada en lo que a impulso investigador se refiere. Un resumen de los resultados obtenidos en este proyecto puede consultarse por Internet

Esperemos que estos avances y descubrimientos futuros sirvan para mejorar nuestra salud.

OBRAS DE JORGE LABORDA.

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos

Las mil y una bases del ADN y otras historias científicas

Se han clonado los dioses.

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