Ritmos circadianos en mamíferos. Estructura y función del sistema circadiano / Circadian rhythms in mammals. Structure and role of circadian system

RESUMEN

Todos los organismos tienden de forma espontánea a la oscilación, por razones de eficiencia termodinámica. Esto, unido a la necesidad de adaptarse a un entorno en el que las condiciones ambientales cambian periódicamente cada 24 horas, ha llevado a la necesidad de desarrollar estructuras y mecanismos específicos para asegurar la sincronización con dichas condiciones. Se trata del sistema circadiano. El elemento principal de este sistema son los núcleos supraquiasmáticos del hipotálamo (NSQ), que actúan como un verdadero reloj biológico interno, que genera la señal temporal, que utiliza todo el organismo para coordinar los diferentes ritmos circadianos. Para ser eficiente, este reloj debe poder ajustar su hora a las referencias temporales externas, es decir debe estar en perfecta sincronía con el entorno. Esta “puesta en hora” se conoce como el encarrilamiento y es realizada fundamentalmente por la luz, a través de unos receptores especiales que se encuentran en la retina y que envían esta información al NSQ. Existen otros elementos capaces de modificar la hora del reloj (se denominan zeitgebers), como el ejercicio físico y los contactos sociales, aunque de menor relevancia. Actualmente se conoce con bastante detalle la base genética y molecular de la ritmicidad, aunque aun se desconocen importantes aspectos de su regulación y funcionalidad. Es bien conocido el carácter hereditario de las características de los ritmos, tales como su periodo o los patrones diarios. También se han estudiado y cuantificado las características de los ritmos de una multitud de variables biológicas, permitiendo conocer con detalle la estructura temporal de los organismos. Haciendo un símil con la fisiología o la anatomía, que nos permiten relacionar cada función con un sistema y un lugar específicos, se podría decir que existe una “anatomía temporal” en la que cada función sucede en un momento específico. Este conocimiento encuentra su aplicación en numerosos campos como la psicología, los análisis clínicos, la farmacología, etc. en los que es posible interpretar los resultados y adaptar los tratamientos, a los cambios que experimenta el organismo a lo largo del día (AU)

ABSTRACT

All organisms tend spontaneously to oscillate, just for thermodynamic efficiency. This fact jointly with the need to be adapted to an environment where the environmental conditions are regularly changing every 24 hours, generated the need to develop structures and specific mechanisms ensuring the synchronization with those conditions. That is the circadian system. The main elements of this system are the suprachiasmatic nuclei of the hypothalamus (SCN), which act as a true internal biological clock, which generates the pace, the whole body uses to coordinate the different circadian rhythms. To be efficient, this clock should be able to adjust the time to the external references, i. e. must be in perfect synchrony with the environment. This "setting in time" is known as the entrainment and is done primarily by light, acting through some special receptors in the retina, which send this information to the SCN. There are other elements able to change the time clock (called zeitgebers), as physical exercise and social contacts, but with a minor significance. Currently, the genetic and molecular basis of the biological rhythms is relatively well known, although several important aspects of its regulation and functionality are fairly unknown. It is, also, well known the nature of the hereditary characteristics of rhythms, such as the period, or their daily patterns. The characteristics and properties of the rhythms of a multitude of biological variables, has been studied and quantified, allowing the detailed knowledge of its temporal structure. Making a comparison with physiology or anatomy, which allow us to relate and place each function with a system and a specific place, one could say that there is a "temporary anatomy" in which each function happens at a specific time. This knowledge finds its application in many fields such as psychology, clinical analyses, pharmacology, etc. where it is possible to interpret the results and adapt the treatments to the body changes throughout the day (AU)