El reloj que marca la hora importante es el biológico. Conocido también como sistema circadiano, es el encargado de regular los diferentes ritmos biológicos, que duran alrededor de 24 horas, como el del sueño-vigilia o el del metabolismo de los alimentos. En otras palabras, es este reloj el que indica al organismo cuándo es el mejor momento para comer o dormir.
Pero, ¿cómo funcionan concretamente estas manecillas internas? Se localizan en una región del cerebro llamada hipotálamo y se conectan con la retina, a través de la cual se recibe la información exterior sobre los ciclos de luz y oscuridad. Las señales del hipotálamo viajan a diferentes partes del cerebro que responden a la luz. Entre ellas, destaca la glándula pineal, donde se produce la melatonina, hormona del sueño. En respuesta a la luz, esta región cerebral suspende la producción de melatonina, que aumenta después de que oscurezca.
La mayor o menor creación de esta hormona es reflejo de los ritmos circadianos. Para entender mejor la sincronización de las funciones celulares con las variaciones diarias del entorno, es importante saber que el reloj central se comunica con otros ubicados en los distintos tejidos periféricos. Sobre esta conexión ha ahondado un equipo liderado por Salvador Aznar Benitah, investigador de la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA) del Instituto de Investigación Biomédica (IRB) de Barcelona; y Pura Muñoz-Cánoves, investigadora ICREA en el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida de la Universidad Pompeu Fabra (UPF).
En concreto, los científicos han descubierto cómo la sincronización entre el reloj circadiano cerebral y los relojes periféricos en el músculo y la piel es esencial para el funcionamiento adecuado de estos tejidos, así como para prevenir procesos degenerativos propios del envejecimiento. Los resultados se han publicado en dos estudios publicados en las revistas Science y Cell Stem Cell. Ambos revelan el grado de autonomía de los relojes periféricos, capaces de mantener ciclos de 24 horas y de gestionar aproximadamente un 15% de las funciones circadianas, en ausencia del reloj central.
“Es fascinante ver cómo la sincronización entre los relojes circadianos cerebrales y periféricos desempeña un papel fundamental en la salud de la piel y el músculo, a la vez que los relojes periféricos por sí solos autónomos para llevar a cabo las funciones más básicas del tejido”, explica Benitah en una nota de prensa del IRB Barcelona. Por su parte, Muñoz-Cánoves indica que, tras estos resultados, el siguiente paso es “identificar los factores de señalización implicados en esta interacción, pensando en aplicaciones terapéuticas”.
La comunicación entre el cerebro, músculo y piel
La investigación publicada en Science se centró en la conexión entre el cerebro y el músculo y concluyó que esta es crucial para la correcta función muscular diaria y para la prevención del envejecimiento prematuro del músculo. Los autores comprobaron en modelos de estudio en ratones que la restauración del ritmo circadiano reduce la pérdida de masa muscular y de fuerza, mejorando las funciones motoras deterioradas.
Por otro lado, el trabajo muestra que la alimentación restringida en el tiempo (implica comer solo durante la fase activa del día), podría sustituir parcialmente la pérdida del reloj central y, por tanto, mejorar la autonomía del muscular.
En cuanto al estudio que se centró en la relación del reloj biológico central con el de la piel demostró que este juega un papel clave para la coordinación de la fisiología diaria del tejido. Una conclusión interesante es que, sin el reloj periférico, el reloj central del cuerpo mantiene el ritmo circadiano de la piel, pero en sentido contrario, es decir, en un horario opuesto. Por ejemplo, se observó que la replicación del ADN, si solo estuviese controlada por el reloj central, ocurriría durante del día. Esto aumentaría el riesgo de sufrir más mutaciones, pues es cuando la piel está expuesta a la luz ultravioleta.
Por ello, se comprueba la importancia de la función del reloj periférico, que además de recibir las señales del biológico central, las adapta a las necesidades específicas del tejido como, siguiendo el ejemplo anterior, dividiendo el ADN una vez que han pasado las horas del día en las que la exposición a la luz ultravioleta es máxima.
