Los relojes internos configuran la homeostasis circadiana

Universidad de California, Irvine

Inconscientemente, nuestros cuerpos nos registran el tiempo a través de un medio antiguo: el reloj circadiano. Un nuevo artículo dirigido por la Universidad de California en Irvine revisa cómo el reloj controla varios aspectos de la homeostasis y cómo los órganos coordinan su función en el transcurso de un día.

"Lo que es fascinante es que casi todas las células que componen nuestros órganos tienen su propio reloj y, por lo tanto, el tiempo es un aspecto crucial de la biología", dijo Kevin B. Koronowski, PhD, autor principal y becario postdoctoral en Química Biológica en la UCI. Escuela de Medicina. "Comprender cómo el tiempo diario se integra con la función en todos los órganos tiene implicaciones para la salud humana, ya que la interrupción del reloj y los ritmos circadianos pueden ser tanto una causa como un efecto de enfermedades desde la diabetes hasta el cáncer".

El reloj circadiano genera un ritmo de aproximadamente 24 horas que controla el comportamiento, las hormonas, el sistema inmunológico y el metabolismo. Utilizando células humanas y ratones, los investigadores del Laboratorio Paolo Sassone-Corsi del Centro de Epigenética y Metabolismo de la UCI tienen como objetivo descubrir los circuitos fisiológicos, por ejemplo entre el cerebro y el hígado, mediante los cuales los relojes biológicos logran coherencia. Su trabajo, titulado "Los relojes comunicantes dan forma a la homeostasis circadiana", se publicó en Science.

Los relojes circadianos alinean los procesos internos con el tiempo externo, lo que permite que diversas formas de vida anticipen los cambios ambientales diarios, como el ciclo de luz y oscuridad.

En los organismos complejos, la función del reloj comienza con el reloj u oscilador molecular codificado genéticamente dentro de cada célula y se acumula anatómicamente hacia arriba en un sistema de todo el organismo. La desalineación circadiana, a menudo impuesta en la sociedad moderna, puede alterar este sistema e inducir efectos adversos sobre la salud si se prolonga.

"Las estrategias para ajustar nuestros relojes y aumentar los ritmos han sido prometedoras en estudios preclínicos, lo que ilustra la importancia de desentrañar este aspecto de nuestra biología y desbloquear el potencial que tiene para los tratamientos y medicamentos del futuro", dijo Koronowski.

Sin luz eléctrica, viajes de alta velocidad, disponibilidad constante de alimentos y horarios de trabajo y vida las 24 horas, los relojes de nuestros antepasados ​​estaban en constante armonía con el medio ambiente. Sin embargo, debido a estas presiones de la sociedad moderna, alinear nuestro tiempo interno con el tiempo geofísico se ha convertido en un desafío en el mundo actual.

La desalineación crónica, cuando los patrones de alimentación y sueño entran en conflicto con el ciclo natural de luz y oscuridad, se asocia con un mayor riesgo de síndrome metabólico, enfermedades cardiovasculares, afecciones neurológicas y cáncer. Una gran parte de la fuerza laboral mundial tiene horarios atípicos y puede ser particularmente vulnerable.

"Se ha vuelto urgente que descubramos los fundamentos moleculares de la relación entre el reloj circadiano y la enfermedad", explicó Koronowski. "Descifrar los medios por los cuales los relojes se comunican a través de los órganos metabólicos tiene el potencial de transformar nuestra comprensión del metabolismo, y puede ser una promesa terapéutica para estrategias innovadoras y no invasivas para promover la salud".

Los relojes comunicantes dan forma a la homeostasis circadiana.

Cronometraje de celular a organismal: comunicación entre relojes. El reloj circadiano de los mamíferos es una red acoplada de relojes de células y tejidos. La luz y la comida son señales predominantes: empujar y tirar de la fase, mejorar o atenuar la amplitud y activar o inhibir los ritmos funcionales. De una manera específica de tejido, los relojes reciben señales de entrada y las convierten en salidas funcionales temporizadas, muchas de las cuales, a su vez, actúan como entradas y conectan eficazmente la red.