Introducción
El comportamiento y la fisiología normales dependen de la liberación de hormonas circadiana, o cercana a las 24 h, en el momento óptimo del día. La alteración de estos ritmos debido a una enfermedad o al estilo de vida se asocia con numerosas patologías que incluyen trastornos afectivos y metabólicos. Comprender los circuitos neuronales que regulan el patrón diario de producción de hormonas es, por lo tanto, un problema central en la neurociencia.
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"Luchar o huir": a menos que se interrumpan los relojes internos, muestra un estudio en ratones
Para los seres humanos y los animales, muchos aspectos del comportamiento y la fisiología normales dependen del funcionamiento adecuado de los relojes circadianos del cuerpo.
Así es como se supone que funciona: su cerebro envía señales a su cuerpo para que libere diferentes hormonas en ciertos momentos del día. Por ejemplo, recibe un impulso de la hormona cortisol, el sistema de alarma incorporado en la naturaleza, justo antes de que se despierte.
Pero la liberación de hormonas en realidad depende de la actividad interconectada de los relojes en más de una parte del cerebro. Una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis muestra cómo la liberación diaria de glucocorticoides depende de los ritmos coordinados del gen del reloj y de la actividad neuronal en las neuronas que se encuentran en dos partes del hipotálamo, el núcleo supraquiasmático (SCN) y el núcleo paraventricular (PVN).
El nuevo estudio, realizado con ratones que se comportan libremente, se publicó en Nature Communications.
"El comportamiento y la fisiología normales dependen de una liberación circadiana de varias hormonas durante casi 24 horas", dijo Jeff Jones, quien dirigió el estudio como investigador postdoctoral en biología en Artes y Ciencias y recientemente comenzó a trabajar como profesor asistente de biología en Texas. Universidad A&M. “Cuando se interrumpe la liberación de hormonas, puede conducir a numerosas patologías, incluidos trastornos afectivos como ansiedad y depresión y trastornos metabólicos como diabetes y obesidad.
"Queríamos entender cómo las señales del reloj biológico central, una pequeña área del cerebro llamada SCN, son decodificadas por el resto del cerebro para generar estos diversos ritmos circadianos en la liberación de hormonas", dijo Jones, quien trabajó con Erik Herzog, el Viktor Hamburger, profesor distinguido de Artes y Ciencias en la Universidad de Washington y autor principal del nuevo estudio.
El SCN controla el momento diario de la liberación de hormonas. Ubicadas en el hipotálamo, justo encima de donde se cruzan los nervios ópticos, las neuronas del SCN envían señales diarias que se decodifican en otras partes del cerebro que se comunican con las glándulas suprarrenales y el sistema endocrino del cuerpo.
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“El cortisol en humanos (corticosterona en ratones) se conoce más típicamente como una hormona del estrés involucrada en la respuesta de 'lucha o huida'”, dijo Jones. “Pero el estrés de despertarse y prepararse para el día es uno de los mayores factores estresantes habituales para el cuerpo. Tener una gran cantidad de este glucocorticoide liberado justo cuando te despiertas parece ayudarte a prepararte para el día ". O por la noche, si eres un ratón. |
Las mismas hormonas que ayudan a los humanos a prepararse para lidiar con el viaje diario al trabajo por la mañana o un día de trabajo desafiante también ayudan a los ratones a alcanzar sus objetivos de pasos nocturnos en el volante.
Utilizando un nuevo enfoque de grabación neuronal, Jones y Herzog registraron la actividad cerebral en ratones individuales durante hasta dos semanas a la vez.
"Registrar la actividad de tipos identificados de neuronas durante un período de tiempo tan largo es difícil y requiere muchos datos", dijo Herzog. "Jeff fue pionero en estos métodos para realizar observaciones a largo plazo en tiempo real en el comportamiento de los animales".
Utilizando información sobre la actividad de reposo diaria de cada ratón y la secreción de corticosterona, junto con la expresión génica y la actividad eléctrica de las neuronas específicas en sus cerebros, los científicos descubrieron un circuito crítico entre el SCN y las neuronas en el PVN que producen la hormona que desencadena la liberación de glucocorticoides. .
Resulta que no es suficiente que las neuronas del SCN envíen señales diarias; El reloj "local" de las neuronas PVN también debe funcionar correctamente para producir ritmos diarios coordinados en la liberación de hormonas. Los experimentos que eliminaron un gen del reloj en el área del cerebro que recibe la señal circadiana rompieron el ciclo diario regular.
"Hay ciertos grupos de neuronas en el SCN que comunican información de tiempo a grupos de neuronas en el PVN que regulan la liberación diaria de hormonas", dijo Jones. "Y para que prosiga un ritmo hormonal normal, se necesitan relojes tanto en el marcapasos central como en esta región aguas abajo para que funcionen en conjunto".
Los hallazgos en ratones podrían tener implicaciones para los humanos en el futuro, dijo Jones. Las terapias futuras para las enfermedades relacionadas con el cortisol y las afecciones genéticas en humanos deberán tener en cuenta la importancia de un segundo reloj interno.