• Definición de cronobiología

    INTRODUCCIÓN
    La cronobiología estudia las respuestas biológicas del organismo ante los eventos temporales. Se ocupa de los ritmos biológicos, su organización temporal y los mecanismos que los regulan [Chokroverty; 2000,Martínez-Carpio et al; 2004b,Smolensky et al; 2007].
    La cronobiología clínica es la ciencia que investiga la estructura y los mecanismos de los ritmos biológicos en personas sanas y enfermas buscando su aplicación técnica [Martínez-Carpio et al; 2004b,Merino-Sánchez et al; 2005].
    La cronobiología médica engloba los actos asistenciales que surgen al estudiar la influencia recíproca de los ritmos biológicos y sus alteraciones con diversas enfermedades y fármacos, buscando el beneficio de los pacientes. Se basa en la cronopatología y la cronofarmacología clínica [Martínez-Carpio et al; 2004a,Martínez-Carpio et al; 2004b].
    La cronopatología engloba todo el cortejo clínico relacionado con los relojes biológicos (central y periféricos). Estudia la relación que tienen los ritmos circadianos con la salud y la enfermedad [Martínez-Carpio et al; 2004a,Martínez-Carpio et al; 2004b].
    La cronofarmacología clínica estudia la respuesta biológica que tienen los individuos ante aquellos fármacos que modifican los ritmos biológicos de acuerdo con el momento de su administración, que podrá maximizar los efectos beneficiosos y minimizar los indeseables [Chokroverty; 2000,Martínez-Carpio et al; 2004a,Martínez-Carpio et al; 2004b,Ohdo; 2010]. Los cronobióticos son sustancias capaces de alterar (ajustar) el reloj endógeno central y así los ritmos biológicos. Actúan por vías indirectas sobre el marcapasos circadiano. Podría ser cualquier compuesto capaz de estimular el sistema visual simulando el ciclo luz-oscuridad natural. Cuando es un fin buscado, se podrán utilizar para tratar alteraciones de estos ritmos, pero cuando no es así, se deberá tener en cuenta al utilizarse con otros fines. La melatonina y los agonistas de sus receptores son un ejemplo [Touitou et al; 2007].
    La cronoterapia determina qué momento del día es el adecuado para administrar los tratamientos que modifican los ritmos biológicos, siendo útil en pacientes con alguna alteración de los mismos [Chokroverty; 2000,Martínez-Carpio et al; 2004a,Martínez-Carpio et al; 2004b,Merino-Sánchez et al; 2005]. En los Trastornos del ritmo circadiano (TRC) se empleo por primera vez para tratar el Síndrome de retraso de fase del sueño: un horario de sueño prescrito que deben seguir los pacientes para el reajuste del ritmo circadiano de vigilia-sueño [Sack et al; 2007].

    La biología de los seres vivos está basada en la homeostasis. Ésta trata de mantener estable el medio interno a lo largo del tiempo mediante mecanismos de retroalimentación (feedback) que reajustan las respuestas de los parámetros fisiológicos a las perturbaciones del medio externo [Cardinali et al; 1999,Ohdo; 2010,Smolensky et al; 2007].
    Pero por otro lado las funciones y procesos biológicos no se mantienen estáticos, sino que además de estar organizados en el espacio, a lo largo de la anatomía del organismo, también lo están en el tiempo, siguiendo secuencias temporales predecibles. Estas secuencias son variaciones cíclicas o rítmicas de actividad máxima y de reposo (o actividad mínima/nula) que se repiten en intervalos regulares de tiempo [Cardinali et al; 1999,Chiesa et al; 1999,Chokroverty et al; 2003,Goldbeter; 2008,Merino-Sánchez et al; 2005,Smolensky et al; 2007].
    Así hay un equilibrio entre la “homeostasis reactiva” y esta ritmicidad de continuas variaciones previsibles en el tiempo [Martínez-Carpio et al; 2004b,Ohdo; 2010,Smolensky et al; 2007].

     

    PARÁMETROS DE LOS RITMOS BIOLÓGICOS:
    Desde hace millones de años los seres vivos se han relacionado con ritmos de distinta naturaleza: el ritmo solar (desplazándose la Tierra alrededor del Sol), el ritmo lunar (desplazamiento de la Luna alrededor de la Tierra) y el ritmo de rotación terrestre (de aproximadamente 24 horas) [Martínez-Carpio et al; 2004b].
    Para estudiar los ritmos biológicos se utilizan los siguientes parámetros [Adán; 1995,Adán; 2004,Martínez-Carpio et al; 2004a,Smolensky et al; 2007,Volpato et al; 2005]:
    - Periodo: intervalo de tiempo necesario para que una variable describa un ciclo completo. Es el intervalo de tiempo entre dos fases iguales.
    - Frecuencia: inversa del periodo.
    - Mesor: valor medio alrededor del cual varían los valores de una variable en un ciclo.
    - Amplitud: diferencia entre el mesor y el valor máximo o mínimo de una variable en un ciclo. Puede ir cambiando con los años y con las enfermedades intercurrentes en cada individuo.
    - Fase: estado de la variable en un momento determinado del ciclo en relación a una escala de tiempo.
    o Acrofase: momento del ciclo de amplitud máxima, en el que la variable tiene su valor máximo.
    o Batifase: momento del ciclo en el que la variable tiene su valor mínimo.
    Dos ritmos están “en fase” cuando sus variables evolucionan en el tiempo de forma sincrónica. Y están “fuera de fase” cuando sus acrofases ocurren en momentos distintos.

     

    CLASIFICACIÓN DE LOS RITMOS BIOLÓGICOS:
    Los ritmos biológicos endógenos pueden ser de diferentes frecuencias [Adán; 1995, Goldbeter; 2008,Haus; 2009,Ohdo; 2010,Smolensky et al; 2007,Valdés-Rodríguez; 2009,Volpato et al; 2005]:
    Ritmos de frecuencia alta (con periodos cortos menores a 30 minutos):
    - Ritmos con periodos de un milisegundo a 10 segundos de duración, como el de la actividad eléctrica cortical.
    - Ritmos con periodos de segundos de duración, como el cardíaco y respiratorio.
    - Ritmos con periodos de 30 segundos a 20 minutos de duración, como las oscilaciones bioquímicas.
    Ritmos de frecuencia media (con periodos intermedios desde media hora hasta 6 días de duración):
    - Ritmos ultradianos, ciclos de media hora a 20 horas de duración, como los ritmos hormonales, las fases del sueño, la depresión pospandrial o post-lunch.
    - Ritmos circadianos o nictamerales, con periodos alrededor de 24 horas de duración (24 ± 4 horas), producidos por la rotación terrestre y que determinan los ciclos del día y la noche (luz-oscuridad) fundamentales para regular la temperatura corporal, la secreción de cortisol y melatonina, el ciclo de vigilia-sueño, etc.
    - Ritmos dianos, con periodos de 24 ± 2 horas de duración.
    - Ritmos infradianos, con periodos de 28 horas a 6 días de duración, como los procesos metabólicos.
    Ritmos de frecuencia baja (con periodos largos de más de 6 días de duración):
    - Ritmos circaseptanos, con periodos de 7 ± 3 días de duración, como el del bienestar subjetivo.
    - Ritmos circadiseptanos, con periodos de 14 ± 3 días de duración.
    - Ritmos circavigintanos, con periodos de 21 ± 3 días de duración.
    - Ritmos circatrigintanos o circamensuales, con periodos de unos 30 días de duración (30 ± 5 días), definidos por el ciclo lunar de traslación lunar y que determinan la alternancia de las mareas y la luminosidad del cielo nocturno.
    - Ritmos circanuales o estacionales, con periodos de aproximadamente 1 año de duración (1 año ± 2 meses), definidos por el ciclo solar de traslación terrestre y que determinan las estaciones del año, con sus diferencias en intensidad de luz y temperatura y regulan la reproducción e hibernación animal.
    - Ritmos de años de duración, como en ecología y epidemiología.
    De todos ellos los más estudiados son los circadianos y los estacionales.

     

    LOS RITMOS BIOLÓGICOS CIRCADIANOS:
    Los procesos biológicos que siguen estos ritmos tienen variaciones rítmicas en ciclos de alrededor de 24 horas de duración [Kryger et al; 2000].
    Los ritmos circadianos existen en todos los seres vivos, desde seres unicelulares hasta los seres humanos [Lu et al; 2006], y permiten su adaptación interna al ciclo de luz/oscuridad ambiental [Chokroverty et al; 2003].
    Muchos de ellos están mediados genéticamente [Haus et al; 2006], controlados por el reloj endógeno o marcapasos central (núcleo supraquiasmático) y sincronizados con las señales ambientales (zeitgebers, sincronizadores o dadores de tiempo en alemán) [Aschoff; 1967,Barion et al; 2007,Haus; 2009,Lu et al; 2006]. También cuentan con diversos mecanismos de reajuste según las circunstancias que rodeen al individuo en cada momento [Horne et al; 1976].


    Además hay diferencias interindividuales entre estos ritmos: son los cronotipos o tipologías circadianas. Están determinadas genéticamente y pueden definirse por el Cuestionario de matutinidad-vespertinidad desarrollado por Horne y Östberg en1976: individuos matutinos, vespertinos e intermedios. Por ejemplo entre ellos hay variaciones en el ritmo circadiano de temperatura corporal, presentando el pico máximo de la tarde una hora antes en los matutinos (“alondras”) que en los vespertinos (“búhos”) [Chokroverty; 2000,Horne et al; 1976].


    - Parámetros:
    La fase y amplitud de estos ritmos marcarán el rumbo de los procesos biológicos que dependen de ellos, así como el momento de aparición y la gravedad de los síntomas de muchas enfermedades (ej. el infarto agudo de miocardio y los accidentes cerebrovasculares suelen ocurrir al principio de la mañana y al final de la noche respectivamente) [Chokroverty; 2000,Smolensky et al; 2007].
    También son fundamentales para las respuestas diagnóstica y terapéutica de muchos pacientes [Smolensky et al; 2007]. Respecto a esta última, el éxito y las líneas de actuación de muchos medicamentos dependerán de la fase en la que estén los ritmos biológicos en el momento de su administración.


    - Cronodisrupción o Discronismo:
    La desincronización de los ritmos circadianos de aproximadamente 24 horas de duración puede tener efectos adversos en la salud (empeorando enfermedades basales como la diabetes mellitus, etc.) y es la base de los Trastornos del sueño por alteración en el ritmo circadiano, etc. [Erren et al; 2009, Martínez-Carpio et al; 2004b].

     

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