El ritmo circadiano es un proceso biológico natural regido por una serie de relojes biológicos cuidadosamente sincronizados, cada uno de los cuales realiza un ciclo aproximadamente cada 24 horas. El término circadiano viene del latín sobreque significa «alrededor», y diemque significa «día».

Los ciclos del ritmo circadiano están cambiando los conceptos de homeostasis biológica y han permitido un nuevo enfoque médico llamado medicina circadiana.

Aquí, los expertos en el campo Kun Hu y Peng Li, investigadores principales de la Facultad de Medicina de Harvard, abordan el impacto de la biología circadiana en la salud, lo que sucede cuando las cosas van mal, los desafíos que enfrentan los investigadores y su pasión por mejorar nuestra comprensión del campo.

¿Cuáles son los avances científicos clave que han llevado a su pensamiento actual sobre los trastornos del ritmo circadiano y su impacto en la salud relacionada con el envejecimiento?

Kun: La mayoría de los estudios circadianos en humanos de hace 10 o 20 años se centraron en demostrar los ritmos circadianos «endógenos» de varias funciones biológicas/fisiológicas y sus respuestas a factores estresantes externos, independientemente de los ciclos de comportamiento diarios externos.

Mis pensamientos iniciales sobre los ritmos circadianos y los trastornos circadianos se limitaron a sus efectos «agudos» en el rendimiento del sistema, como: B. Rendimiento cognitivo reducido después del trabajo por turnos y la privación del sueño. Se sabía menos acerca de cómo los trastornos circadianos afectan los resultados de salud a largo plazo. Sin embargo, los estudios durante la última década o dos han mostrado evidencia abrumadora de que los trastornos circadianos crónicos (p.ejturnos de trabajo tardíos) conducen a un mayor riesgo de obesidad, trastornos digestivos, trastornos del sueño/anímicos, enfermedades cardiometabólicas, accidentes cerebrovasculares y otros eventos vasculares, y mortalidad.

Resultados adicionales han identificado un papel de los trastornos circadianos en las enfermedades neurodegenerativas relacionadas con la edad. De hecho, nuestro estudio más reciente, utilizando un diseño longitudinal, demostró una relación bidireccional entre las perturbaciones circadianas y el desarrollo y la progresión de la enfermedad de Alzheimer en los ancianos durante un período de seguimiento de hasta 14 años.

estallido: Durante mucho tiempo ha habido un debate científico sobre si los trastornos circadianos están causalmente relacionados con futuras enfermedades o trastornos relacionados con la edad o si son consecuencias de cambios fisiopatológicos subyacentes durante el desarrollo de la enfermedad.

Varios estudios prospectivos de cohortes, incluyendo [our own work] han demostrado que los ritmos circadianos de actividad en reposo interrumpidos predijeron el deterioro cognitivo y la demencia futuros, incluido el Alzheimer, incluso entre los factores cognitivos [healthy] humanos, y también sugirió una posible relación bidireccional, ya que los patrones circadianos de descanso y actividad disminuyen y se vuelven arrítmicos con la edad, acelerándose aún más con la progresión de la enfermedad de Alzheimer.

Sin embargo, estos estudios observacionales limitan nuestra capacidad para deducir causa y efecto. Estudios recientes en animales no humanos han avanzado nuestra comprensión causal del papel de la desregulación circadiana en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer. […] Estos hallazgos justifican más estudios para comprender mejor los mecanismos subyacentes al vínculo entre los trastornos circadianos y la enfermedad de Alzheimer y otros resultados de salud relacionados con la edad.

¿Cuáles cree que son los mayores desafíos que obstaculizan la investigación en biología circadiana?

Kun: Existen al menos tres desafíos principales en la investigación circadiana:

1) La cuantificación de los ritmos circadianos requiere un control continuo de los resultados biológicos durante al menos unas 24 horas e incluso períodos más largos cuando los ritmos son inestables, lo que hace que los estudios circadianos en humanos consuman mucho tiempo y sean intrusivos. Para contrarrestar esto, se necesitan avances en la metodología. Por ejemplo, la tecnología basada en la fluorescencia ha hecho posible a largo plazo en vivo El registro de la expresión del gen del reloj en experimentos con animales y dispositivos portátiles como relojes inteligentes ha permitido la evaluación no invasiva de los ritmos de actividad circadiana diaria en estudios de campo humanos a gran escala.

2) El sistema circadiano es una red de vías neuronales y hormonales que interactúan y hay muchos estímulos externos o señales de sincronización, como la luz y la temperatura, que restablecen o ajustan el ritmo circadiano. Las investigaciones de los relojes circadianos individuales y su comportamiento integrador representan un gran desafío en la investigación cronobiológica, ya que las «propiedades emergentes» surgen de las interacciones entre los componentes de la red y con factores externos. De hecho, hemos demostrado que el núcleo supraquiasmático (SCN) es un reloj maestro circadiano conectado directamente a la retina de nuestros ojos y sorprendentemente afecta las regulaciones de la frecuencia cardíaca y la actividad motora en un amplio rango de tiempo, desde minutos hasta aproximadamente 24 horas.

Tal función reguladora multiescala probablemente representa la interacción de los ritmos circadianos con muchos otros procesos biológicos y fisiológicos que operan en diferentes escalas de tiempo. Para comprender las propiedades emergentes del sistema circadiano, los enfoques reduccionistas no serán suficientes. Se requieren nuevos enfoques holísticos basados ​​en sistemas, como la teoría compleja y la biología de sistemas, para obtener una visión en red de todos los componentes y sus interacciones.

3) [Translating] Traducir los conocimientos de la biología circadiana a la práctica clínica y la atención médica (es decir, «medicina circadiana») es otro gran desafío y oportunidad. La barrera se debe en parte a la comunicación inadecuada de los investigadores circadianos con los médicos y proveedores de atención médica. Para abordar esto, es fundamental aumentar la educación sobre la salud circadiana y alentar a más médicos a conocer y participar en la investigación circadiana.

¿Cómo son el ritmo circadiano y el envejecimiento un gran ejemplo de oportunidades para que los investigadores en etapa inicial participen en la investigación interdisciplinaria?

Kun: Es probable que las interacciones entre el sistema circadiano y los procesos y el funcionamiento biológicos relacionados con la edad ocurran en diferentes niveles y en diferentes escalas de tiempo. Por lo tanto, los avances en este campo interdisciplinario se basarán en diferentes enfoques de estudio que van desde estudios moleculares y genéticos hasta estudios fisiológicos y estudios de población de individuos.

También requerirá nuevas tecnologías experimentales, teorías matemáticas y herramientas de modelado y análisis. Para fomentar dicha investigación traslacional, en 2010 establecí el Programa de Biodinámica Médica dentro del Departamento de Medicina del Sueño en el Hospital Brigham & Women’s de la Facultad de Medicina de Harvard (BWH).

Financiado por los Institutos Nacionales de Salud y respaldado por BWH, el programa ha capacitado a numerosos investigadores de diversos campos en fisiología circadiana, investigación sobre el envejecimiento y análisis de datos complejos. Por ejemplo, se están realizando varios proyectos de investigación en colaboración con científicos de diversos orígenes para comprender el papel de la disfunción circadiana en el desarrollo y la progresión de la enfermedad de Alzheimer.

El creciente campo de la biología circadiana está ampliando nuestra comprensión de los ritmos en biología a nivel celular, de órganos y de todo el cuerpo. Estos ritmos biológicos representan un nuevo modelo de equilibrio y homeostasis que sin duda influirá en la práctica médica.

De hecho, los estudios emergentes sobre el momento del tratamiento médico basado en los ritmos biológicos están conduciendo rápidamente a un nuevo campo: la medicina circadiana y tal vez incluso a un nuevo marco conceptual para una vida saludable basada en el respeto por los ciclos rítmicos de nuestras vidas.

Esta entrevista se publicó originalmente en Advanced Biology el 15 de junio de 2022.

Vea la entrevista completa aquí: Monty Montano, Serie de ciencias biológicas emergentes: Preguntas y respuestas con el editor Circadian Biology, Biología Avanzada (2022). DOI: 10.1002/adbi.202200136

DEJA UNA RESPUESTA

Por favor ingrese su comentario!
Por favor ingrese su nombre aquí