La guía completa de la ciencia de los Ritmos Circardianos

Dos científicos destacados explican cómo funcionan los ritmos circadianos y ofrecen asesoramiento sobre cambios de estilo de vida para mejorar tu salud …

Reflejos:

  • Mantener ritmos circadianos saludables y consistentes puede ayudar a mejorar la salud general y prevenir enfermedades crónicas.
     
  • Piense más allá del sueño: los ritmos circadianos están influenciados por la alimentación, el ejercicio y otros factores.
     
  • Aprenda la idiosincrasia de sus propios ritmos, su «cronotipo», luego adáptelos a las mejores prácticas indicadas por la investigación científica.

Antes de comenzar – Un glosario rápido

  • CircadianoSe repite naturalmente en un ciclo de aproximadamente 24 horas, incluso en ausencia de fluctuaciones de luz; del latín circa («about») y diem («day»).
     
  • Zeitgeber:Una señal ambiental, como un cambio en la luz o la temperatura; del alemán zeit («tiempo») y geber («dador»).
     
  • Endógeno:Tener una causa u origen interno.
     
  • ArrastreOcurre cuando los eventos fisiológicos o de comportamiento rítmicos hacen coincidir su período con el de una oscilación ambiental; La interacción entre los ritmos circadianos y el entorno.
     
  • Diurno:Diariamente, o de cada día; Del latín muere («día») y diurno («diario»).
     
  • Reloj maestro:Un par de poblaciones de células encontradas en el hipotálamo, conocidas como núcleos supraquiasmáticos (SCN); estas células contienen los genes que gobiernan los ritmos circadianos.
     
  • Gen mutante:Una alteración permanente en una secuencia de ADN que constituye un gen; utilizado por los cronobiólogos para identificar los genes del reloj, mediante la identificación del gen mutante en animales con hábitos circadianos arrítmicos.


Imagina una planta tratando de realizar la fotosíntesis en la noche …

Sin luz, es un drama corto …

«Las plantas están lidiando con la vida y la muerte», dijo Sally Yoo, profesora asistente en el Programa de Posgrado en Bioquímica y Biología Celular del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston (UTHealth).

«Si no siguen los ritmos circadianos, morirán».

Para los humanos, el pronóstico sería un poco menos sombrío.

«Incluso si eliminaras el gen del reloj [un gen importante que regula los ritmos circadianos], no morirías de inmediato», dijo Yoo. «Pero sufrirás».

¿Problemas probables?

Confusión psicológica constante y mayor riesgo de enfermedades crónicas, entre otras cosas. La vida es dura cuando todo está desincronizado.

El colega de Sally Yoo , Jake Chen , profesor asociado en el mismo departamento, lo expresó de otra manera:

«En nuestra vida, decimos,

‘Tiempo lo es todo.’

Pero eso es una exageración.

No es, sin embargo, una exageración decir,

‘Hay un momento óptimo para todo’.

En nuestro cuerpo, es lo mismo.

Dentro de las células individuales y dentro de cada tejido u órgano hay un tiempo para cada proceso fisiológico. El reloj circadiano es el mecanismo principal, o temporizador, para asegurarse de que todo funcione correctamente y de acuerdo con el plan.

Esa es una función fundamental «.

Sobre los expertos

Chen y Yoo estudian los ritmos circadianos, los patrones fisiológicos de 24 horas que la mayoría de los organismos, incluidos los humanos, siguen cada día.

Estos ritmos están conectados a millones de años del mundo dando vueltas. El sistema es antiguo, robusto, flexible.

Es el producto de los relojes biológicos internos y las señales ambientales de un organismo, en particular el sol, pero también muchos otros factores que gobiernan nuestro

  • comportamiento
  • niveles hormonales
  • dormir
  • temperatura corporal
  • metabolismo

El llamado «reloj maestro» que gobierna los ritmos circadianos humanos es el núcleo supraquiasmático ( SCN ), un par de poblaciones celulares repletas de genes que realizan esta función (incluyendo Clock, Npas2, Bmal, Per1, Per2, Per3, Cry1, y Cry2), ubicado en la porción de hipotálamo del cerebro.

Si bien los genes de los relojes moleculares también existen en otras partes (el riñón, el hígado, el páncreas, los músculos, etc.), el SCN actúa como el director ejecutivo, e instruye al resto del cuerpo para que se mantenga a tiempo y descubra cómo incorporar señales del entorno.

(Para una breve digresión, vea cómo funciona exactamente el SCN en una función interactiva del Instituto Médico Howard Hughes ). Como veremos más adelante, ser bueno con nuestros ritmos naturales mejora la función fisiológica y psicológica diaria, y en última instancia, corto y largo. Salud a largo plazo. 

Reducir el desgaste del reloj lo mantiene fresco, manteniendo lo que Yoo llamó «un reloj robusto» más tarde en la vida.

Chen fue aún más enfático:

«No puedo enfatizar lo suficiente lo importante que es el ritmo circadiano para la prevención de enfermedades crónicas», dijo. «Y para los beneficios a largo plazo para la duración de la salud y, finalmente, la duración de la vida».

La historia: el establecimiento de la biología fundamental de los ritmos circadianos

Lo primero que debe saber sobre el estudio de los ritmos circadianos, también conocida como cronobiología , es que, con pocas excepciones, todos los organismos del planeta siguen un reloj circadiano.

De los narcisos a los gorriones, de las cebras a los humanos, todo bajo el sol sigue el patrón del sol.

En 1729, el científico francés Jean-Jacques d’Ortous de Mairan registró la primera observación de una oscilación circadiana endógena o incorporada en las hojas de la planta Mimosa pudica .

Incluso en la oscuridad total, la planta continuó con sus ritmos diarios …

Esto llevó a la conclusión de que la planta no se basaba simplemente en señales externas, o zeitgebers , sino también en su propio reloj biológico interno.

Retrato de astrónomo y geofísico francés Jean-Jacques Dortous de Mairan (1678-1771) por el artista Simon Charles Miger.


Doscientos años más tarde, a mediados de los 20 º siglo, el mundo de la cronobiología moderna floreció.

El campo se benefició de las contribuciones de varios científicos, en particular,

Colin Pittendrigh , el «padre del reloj biológico». Pittendrigh estudió la mosca de la fruta Drosophila y arrojó luz sobre cómo los ritmos circadianos se vinculan, o se sincronizan, a los ciclos de luz-oscuridad.

Jürgen Aschoff , un amigo de Pittendrigh, también estudió el modelado de arrastre, aunque llegaron a conclusiones diferentes sobre la manera en que se produce el arrastre (paramétrico versus no paramétrico, que puede leer más aquí y aquí ).

John Woodland Hastings y su laboratorio también hicieron importantes descubrimientos fundamentales sobre el papel de la luz en los ritmos circadianos al estudiar los dinoflagelados luminiscentes, un tipo de plancton.

Erwin Bünning , quien estudió biología vegetal, también contribuyó con investigación fundamental en el modelado de arrastre, describiendo la relación entre los organismos y los ciclos de luz-oscuridad.

Ceratium hirundinella, Un dinoflagelado. Ernst Haeckel (1834–1919)


La siguiente fase del descubrimiento de la cronobiología comenzó a articular los mecanismos moleculares y genéticos específicos de los ritmos circadianos.

Esto provino del trabajo de Ron Konopka y Seymour Benzer , quienes a principios de la década de 1970 intentaron identificar genes específicos que controlaban los ritmos circadianos en las moscas de la fruta.

A Konopka y Benzer se les atribuye el descubrimiento de que un gen mutado, al que llamaron » período «, interrumpió los relojes circadianos de las moscas.

Este fue el primer determinante genético descubierto de los ritmos conductuales.

  • Jeffrey C. Hall
  • Michael Rosbash
  • Michael W. Young,

… expandió el trabajo de Konopka y Benzer al mostrar con éxito cómo funcionaba el gen ‘período’ a nivel molecular.

Hall, Rosbash y Young, a quienes se les otorgó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2017   , aislaron el gen ‘período’ y luego mostraron cómo funcionaba el sistema de reloj a nivel molecular. 

Saltando de moscas de la fruta a los ratones, Joseph Takahashi y su equipo descubrieron el gen del reloj de los mamíferos en 1994, apropiadamente apodado reloj   , y lo caracterizaron como,

«Característica evolutivamente conservada del mecanismo del reloj circadiano».

Este descubrimiento genético, junto con el trabajo realizado por Hall, Rosbash, Young y el científico Michael Greenberg , llevó a una cuenca en el conocimiento cronobiológico.

En unos pocos años, los genes que informan los ritmos circadianos en organismos inferiores se elaboraron en gran medida. 

Las cosas han progresado constantemente desde entonces, y muchos de los hallazgos en moscas de la fruta y ratones han demostrado una notable conservación entre especies, lo que significa que hay genes circadianos análogos que controlan los ritmos de animales más complejos, incluidos los humanos .

«La salida y la puesta del sol siguen siendo la principal influencia en los ritmos circadianos, pero otros sistemas han crecido constantemente en la investigación científica».

La investigación actual – Articulación del papel de los ritmos circadianos en la salud humana y la enfermedad


Es importante tener en cuenta que la biología de los ritmos circadianos es increíblemente compleja (existen múltiples revistas científicas dedicadas al campo de la investigación) y, como resultado, nuestra comprensión del papel que desempeñan los relojes biológicos en la salud es principalmente el resultado de estudios en animales y epidemiológica humana. estudios.

Los experimentos en organismos inferiores ayudan a articular los mecanismos moleculares y genéticos en juego, y luego los científicos pueden observar, por ejemplo, cómo la interrupción del sueño conduce a una mayor incidencia de

  • diabetes tipo 2
  • obesidad
  • enfermedad cardiovascular

De hecho, un área de estudio que es especialmente prometedora es el sueño .

Los científicos ahora están implicando la falta de sueño y la consiguiente alteración de los ritmos circadianos en el desarrollo de la obesidad y la depresión, así como en la mayoría de las enfermedades crónicas.

Los estudios incluso muestran que la falta de sueño puede tener efectos secundarios inesperados, como no poder leer las expresiones faciales. La comprensión de cómo funcionan los ritmos circadianos también se ha expandido mucho más allá de la interacción con el ciclo de luz-oscuridad. 

«Tenemos señales sociales, señales de comer y señales de ejercicio o actividad; es muy diversa», dijo Yoo.

La salida y la puesta del sol siguen siendo la principal influencia en los ritmos circadianos, pero otros sistemas han crecido constantemente en la investigación científica.

Una gran cantidad de trabajo ha demostrado que la dieta es una clave extrínseca que interactúa con los relojes intrínsecos, incluido el trabajo del Dr. Satchidananda Panda sobre alimentación con restricción de tiempo o cómo el momento de comer afecta la salud ( la Guía completa para la ciencia de En ayunas . En general, ahora está claro que los ritmos circadianos desempeñan un papel sistémico para orquestar todos los aspectos de la fisiología de nuestro cuerpo, incluidas las funciones de los órganos vitales, el metabolismo, la inmunidad, la cognición y más. 

La investigación de Yoo ha estado expandiendo el campo, asociándose con un especialista en dolor crónico para estudiar los ritmos del dolor en los pacientes.

También se está trabajando en el papel del ciclo de luz-oscuridad y las interrupciones en los ritmos circadianos por el jet lag en el crecimiento del cáncer. Tales estudios de ritmos circadianos en condiciones normales y de enfermedad nos están enseñando nuevas ideas importantes que pueden aprovecharse para los cambios en el estilo de vida (cuándo comer, cuánto dormir) y para descubrir fármacos que puedan ayudar a modular los ritmos circadianos.

Y hay mucha más investigación por hacer en prácticamente todos los aspectos de la salud humana y las enfermedades.


The Takeaway – ¿Por qué es importante la conciencia de los ritmos circadianos? 

La conciencia de los fundamentos de los ritmos circadianos puede tener efectos a corto y largo plazo en la salud.

«Los cambios en el estilo de vida son el mejor regalo que puedes darte a ti mismo», dijo Chen. «Si administra su estilo de vida, la medicina y la tecnología podrían ser secundarias durante mucho tiempo durante su vida».

A corto plazo, los estudios en animales y humanos sugieren que seguir las prácticas de estilo de vida que apoyan los ritmos circadianos saludables podría ayudar a la cognición, el estado de alerta, la coordinación, la eficiencia cardiovascular, el sistema inmunológico, los movimientos intestinales consistentes y el sueño.

A largo plazo, existe evidencia que respalda la reducción del riesgo de enfermedades crónicas y una mayor extensión de la salud.

«Es un proceso crónico mantenerlo», dijo Chen. «Los efectos pueden no manifestarse en unos pocos días, pero con el tiempo, los beneficios serán enormes».

Entonces, ¿cuál es la mejor manera de seguir un estilo de vida en sincronía con sus ritmos circadianos?

Lo primero que debes hacer es prestar atención a tus ritmos naturales. Los ritmos circadianos, aunque generalmente se construyen sobre la misma base, varían de persona a persona debido a la edad, las diferencias genéticas y ambientales.

Por la mañana a la gente le gusta más la mañana. A la gente de noche le gustan las noches mejor.

Prestar atención a nuestras inclinaciones naturales, también conocidas como nuestros «cronotipos individuales», nos permite incorporar las mejores prácticas de la investigación del ritmo circadiano y al mismo tiempo reconocer que no existe un enfoque único para todos. 

La segunda mejor cosa que puede hacer por usted mismo es establecer una rutina consistente, y eso significa siete días a la semana.

Yoo discutió la idea de «jet lag del fin de semana» (o «jet lag social») donde las personas pierden el ritmo con hábitos atípicos, por ejemplo, comer y dormir más tarde, despertarse más tarde y hacer ejercicio en diferentes momentos del día. Esto puede causar el mismo tipo de efectos negativos que cambiar las zonas horarias.

Cuanto más cerca y más consistente pueda mantener su rutina, mejor funcionará su cuerpo en esa rutina. 

Por último, incorpore la investigación, que presentamos en detalle para dormir, comer y hacer ejercicio, a continuación. Muchos de los cambios en el estilo de vida que sugieren los estudios (por ejemplo, que comer justo antes de dormir es una mala idea   ) tienen pocas desventajas.

Comer comidas más grandes temprano en el día y comidas más pequeñas en la noche es bastante fácil de probar. Del mismo modo, dormir en un horario estándar, con siete a ocho horas de sueño por noche, no tiene desventajas aparentes.

En el peor de los casos, se sentirá descansado y, en el mejor de los casos, mejorará sus perspectivas de tener una vida saludable.


Mejores prácticas: algunos consejos para dormir, comer y hacer ejercicio para un estilo de vida saludable
 

Dormir

Lo más importante que puede hacer es mantener el sueño y la vigilia constantes y dormir lo suficiente: de siete a nueve horas por lo general se considera la cantidad correcta para los adultos.

En este punto, la investigación científica sobre no dormir lo suficiente o tener un sueño perturbador es concluyente:

Tiene un impacto negativo en el estado de ánimo, el enfoque, la función cognitiva y, en última instancia, está vinculado a una enfermedad crónica.

Además, algunos científicos sugieren que la desalineación circadiana causada por el jet lag social puede ser un fenómeno generalizado en el mundo occidental que contribuye a los problemas de salud. 

Entonces, ¿cuándo deberías dormir? Típicamente el cuerpo comienza a secretar melatonina alrededor de las 9:00 pm

Este es el disparador para apagar las cosas y salir a descansar. La secreción de melatonina termina alrededor de las 7:30 am, y durante el día, prácticamente no hay melatonina en el sistema.

Trabajar alrededor de esa ventana general, ajustando las preferencias personales según sus inclinaciones naturales, es clave para evitar la fragmentación del sueño (despertar durante el sueño) y para mantener una salud óptima. 

Finalmente, la luz es un factor. El ciclo luz-oscuridad ya no es la única influencia en nuestro sistema, ya que ahora nos encontramos con luz artificial constantemente, pero aún desempeña un papel primordial.

Obtener mucha luz natural al principio del día y evitar la luz no natural ( luz azul de las pantallas , por ejemplo) en la noche apoyará la alineación circadiana. 

Para llevar clave :

Duerma lo suficiente, y mantenga su horario de sueño y vigilia constante los siete días de la semana. Si tiene una deuda de sueño, comience a pagarla ahora, antes de que comprometa su salud a largo plazo. 


Comer 

En términos generales, los estudios sugieren que el consumo de calorías temprano en el día es mejor.

Trate de que su última comida sea una ingesta más pequeña de calorías y que ocurra mucho antes de acostarse. Si puede envolver las cosas alrededor de las 6:00 p.m. o las 7:00 p.m. y darle a su cuerpo de 12 a 14 horas para descansar y restaurarse, es posible que vea beneficios de salud a corto y largo plazo. 

Parte de la razón es que, por la noche, el reloj del hígado se apagará. Deja de producir enzimas para convertir calorías en energía; Produce enzimas para almacenar energía.

Si carga una gran cantidad de alimentos, lo hará trabajar horas extraordinarias y va a almacenar más que quemar. 

La otra decisión importante sobre el estilo de vida que puede tomar (más allá de comer una dieta saludable) es restringir la ventana durante la cual come.

Mientras que los datos hasta el momento están restringidos a estudios en animales, el trabajo del Dr. Panda sugiere que la » alimentación restringida por el tiempo » es un cambio de estilo de vida fácil y potencialmente beneficioso.

«Lo que es óptimo depende de la meta de alguien», dice.

«Pero si el objetivo es mejorar la salud general, entonces sería mejor comenzar con 8-9 horas, pero en términos de mantenerlo a largo plazo, tal vez sea práctico de 10 a 12 horas».

Para llevar :

Comer más temprano en el día, en lugar de más tarde. Coma dentro de una ventana de 10 a 12 horas. 


Ejercicio

Aunque algunas investigaciones sugieren que el rendimiento anaeróbico alcanza su punto máximo en la tarde, no parece haber un consenso científico sobre la relación entre el ritmo circadiano y el ejercicio, excepto que en realidad hay relojes moleculares en el músculo esquelético.

Y, como la luz y la comida, cuando haces ejercicio es probable que juegues un papel para mantener ritmos saludables. 

Para llevar :

Haga ejercicio con frecuencia y guarde sus actividades anaeróbicas para más tarde en el día.


Si recuerdas una cosa: pensamientos finales

sobre los ritmos circadianos La investigación sobre los ritmos circadianos es bastante sencilla.

«El reloj de tu cuerpo está diseñado para quemarse durante el día y luego restaurarlo o reprogramarlo durante la noche», dijo Yoo.

Cuanto mejor sincronizado esté con ese ciclo, menor será el desgaste de su reloj circadiano.

Si bien el reloj es resistente, una interrupción constante puede causar problemas de salud a largo plazo.

«Cuando eres joven, tu cuerpo puede tomarlo», dijo Yoo.

«Pero no significa que esté completamente bien. Es como el kilometraje: estás agotando tu kilometraje haciendo ese tipo de actividad [arrítmica], y eso creará problemas cuando el reloj de tu cuerpo ya no sea robusto».

No se está quitando los cinco años de su vida de una noche de comida y bebida, pero el reloj está ahí para proteger y minimizar la interrupción de nuestra fisiología.

Sea amable y puede notar los beneficios para su salud …

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