Biología

Luz constante y reloj biológico

La luz constante se ha conocido desde hace tiempo como una perturbación para nuestros relojes biológicos, contribuyendo a trastornos como el jet lag (desfase horario) y los problemas de salud típicos en los trabajadores con largos turnos horarios. Un estudio conducido por el investigador Douglas McMahon revela que aunque los relojes biológicos de individuos expuestos a luz constante pueden dejar de estar sincronizados, siguen funcionando. Los resultados permiten comprender cómo modificar situaciones de luz constante para disminuir su impacto en seres humanos.

La investigación se ha dado a conocer en Nature Neuroscience.

Los resultados del estudio inspiran muy diferentes modos de enfocar el problema, dependiendo de las personas a las que se está exponiendo a luz constante. Son, por ejemplo, casos muy distintos el de una Unidad Neonatal de Cuidados Intensivos y el de una misión espacial de larga duración. Esto es lo que destaca Douglas McMahon, profesor de Ciencias Biológicas e investigador en el Vanderbilt Kennedy Center for Research on Human Development.

Ahora que se sabe que los relojes biológicos continúan funcionando, se plantea la cuestión de si bastaría sincronizarlos en vez de restablecerlos.

Mantener la sincronización de nuestros relojes biológicos internos tiene consecuencias importantes para la salud. Por ejemplo, los bebés mantenidos en unidades de cuidados intensivos neonatales bajo luz difusa constante pueden mostrar una ganancia de peso menor que aquellos con el ciclo de luz natural. Los casos repetidos de jet lag pueden también tener efectos adversos sobre la salud.

Los relojes biológicos son responsables de mantener los ritmos circadianos, que afectan al sueño, comportamiento, humor, y otras muchas facetas de la vida. En mamíferos, el reloj biológico en el cerebro se compone de múltiples células nerviosas, cada una en un par de núcleos idénticos. McMahon y sus colegas trabajaron para descubrir qué sucede a nivel molecular cuando un individuo es expuesto a la luz constante.

Luz reloj biológico
Neuronas de reloj biológico procedentes de un ratón (Foto: Vanderbilt University )
Buscaron poder seguir no sólo el promedio de actividad global de la maquinaria del reloj, sino también el ritmo celular individual, y correlacionarlo con el comportamiento de un animal en particular. La cuestión era: ¿la luz ha detenido el reloj en las células individuales, o bien ha reorganizado las neuronas?

Para contestar a esta pregunta, McMahon y sus colegas desarrollaron un método para marcar la actividad de uno de los genes que controla la actividad del reloj en ratones con una proteína fluorescente verde. La proteína brilla intensamente en proporción a la fuerza con la que el gen se expresa durante el día, permitiendo a los investigadores estudiar la respuesta de los relojes moleculares.

Los investigadores hallaron dos diferentes respuestas a su pregunta, dependiendo del individuo. Algunos animales experimentaron variaciones en su comportamiento, mientras que otros parecían adaptarse creando un nuevo día interno de 12 horas, durante el cual tenían períodos activos.

Para los animales en los cuales el comportamiento fue modificado, los investigadores encontraron que los relojes en células individuales todavía tenían un ritmo, pero se habían desincronizado. La luz había interrumpido los mecanismos de comunicación entre las células que las mantienen sincronizadas.

En los animales que exhibieron un ciclo de12 horas, los dos núcleos idénticos no funcionaban juntos, sino que por el contrario demostraron una alternancia de la actividad entre el núcleo izquierdo y el derecho cada 12 horas.

Los relojes de células individuales no se detuvieron, sino que se habían desincronizado. Algún mecanismo que enlaza los dos sitios fue interrumpido. Parece que el núcleo de cada lado puede controlar el comportamiento general.


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