Cronobiología: Lecturas del reloj biológico humano

¿Quiénes son ustedes? ¿Alondra o búho?

Los investigadores de la genética han dado crédito científico a los dos conceptos definiendo la diferencia entre ellos.

En la jerga científica sobre esta predisposición, es su «cronotipo», lo que resulta en un desajuste significativo entre su tiempo biológico interno y el tiempo externo correspondiente al reloj de pared.

En la actualidad, tres grupos de científicos que han desarrollado un punto de investigación en una dirección coinciden en que es posible «leer» el tiempo interno de una persona mediante muestras de sangre.

Se trata de un método rápido, preciso y barato que permite maximizar los beneficios de la terapia medicinal, prescrita con precisión en un momento biológico determinado y más sensible, y por tanto más eficaz, para tomar los medicamentos.

Y ayudar a los investigadores a explorar la relación entre los relojes biológicos rotos y varias enfermedades crónicas.

El sistema que maneja los ritmos biológicos diarios se llama reloj circadiano.

El reloj circadiano ayuda a regular aproximadamente el 40% de nuestros genes organizando los ritmos de las comidas, la temperatura corporal y la presión sanguínea. De hecho, cada célula de nuestro cuerpo tiene su propio mecanismo de reloj circadiano; el reloj principal, que sincroniza todos los relojes circadianos del cuerpo, es una zona extremadamente pequeña del cerebro llamada núcleo supraquiasmático, que controla el nivel de importantes hormonas responsables del ciclo de sueño y de despertar. Los cronotipos son tan amplios que el tiempo interno de dos personas puede variar en ocho horas o más.

«Pueden dividir una cama en dos, pero ni siquiera pueden reunirse», dice Achim Kreimr, cronobiólogo de la Universidad Médica Charite de Berlín, que dirige uno de los grupos que desarrollan la nueva tecnología.

El moderno método estándar de oro utilizado para medir el tiempo interno se reconoce ahora como débil para detectar las cantidades de melatonina y requiere numerosas muestras de sangre o saliva tomadas cada hora en condiciones de poca luz.

Por el contrario, tres estudios recientes describen un enfoque más sencillo que requiere sólo una o dos muestras de sangre (dependiendo de la precisión de los métodos utilizados en cada estudio), por lo que puede hacer que las mediciones de la porción biológica del tiempo formen parte de la práctica clínica habitual.

El enfoque general consiste en evaluar la actividad fluctuante de un gen midiendo los cambios en los niveles de ARN en la sangre.

Un algoritmo informático basado en software reconoce entonces qué genes proporcionan la mejor indicación del tiempo biológico.

«Todos vamos en la misma dirección en esta área de investigación», dice un fisiólogo de la Universidad de Surrey, Inglaterra, que dirige otro grupo de investigadores. «Esta es un área donde todos podemos dar la vuelta.»

La bióloga procesadora de información de la Universidad Northwestern, Rosemary Brown, dirigió el estudio más reciente, que se publicó el pasado mes de septiembre en una audiencia de la Academia Nacional de Ciencias. El equipo de Browne dice que su método es el más generalizado – puede ser usado con cualquier tecnología para analizar la actividad de un gen.

Pero requiere dos muestras de sangre, mientras que el estudio de Team Kramer (publicado en septiembre pasado, y antes de que se publicara en línea en junio pasado, el Journal of Clinical Testing Investigations) y el de Team DJK (publicado en línea en febrero de 2017, en la publicación científica eLife) describen técnicas que sólo pueden funcionar con una muestra de sangre.

Kramer y Dijk evaluaron sus técnicas con el patrón oro; el equipo de Brown siguió un camino diferente, haciendo difícil la comparación directa. «Pero puede ser que el enfoque de Brown sea el mejor», dice Dijk. «Pero eso no lo sabemos todavía.»

Más en Nanova ||  Medicamentos a partir de insectos: Bioprospección de insectos para combatir superinsectos

El método de mando de Kramer se ajusta al método de determinación de la melatonina en aproximadamente media hora.

Una razón para esta precisión, dice Kramer, es que los investigadores sólo extraen células del mismo tipo – monocitos – que muestran fuertes fluctuaciones circadianas en la sangre. «Este enfoque requiere un estudio sanguíneo más complejo que el de otros grupos, pero el estudio de Kramer es más aplicable a la práctica clínica», dijo Didgek.

«El siguiente paso es averiguar lo bien que funciona el método de cada grupo en personas cuyos ritmos circadianos han sido alterados, como el cambio de zona horaria, el trabajo por turnos o la enfermedad», dice Didgek. Estas alteraciones del sueño pueden causar numerosos efectos dolorosos no deseados, que muchas pruebas sugieren que pueden minimizarse reorganizando las horas de las personas con poca exposición externa o mediante la melatonina de la hormona del sueño.

La nueva técnica permitirá al médico controlar la eficacia del tratamiento. La destrucción circádica también se asocia con enfermedades como la diabetes, las enfermedades cardíacas, las enfermedades neurodegenerativas y la depresión. «Sabemos que esa es la conexión», dice Brown. «Pero no sabemos exactamente cómo funciona.» «Si podemos dar a los médicos una técnica simple para medir el tiempo interno, nos ayudará a aprender cómo funcionan estas conexiones.»

La eficacia de algunos procedimientos médicos como la quimioterapia o el tratamiento de la hipertensión varía según la hora del día en que se prescriben.

Tomar correctamente la medicación o la terapia de drogas según el tiempo interno del paciente ayuda a maximizar el efecto de la medicación tomada, lo que se conoce como cronoterapia. Como el tiempo interno varía de una persona a otra, también será más fácil para el médico medirlo y prescribir la medicación o el procedimiento terapéutico de forma estrictamente individual.

«Esto permitiría dosis más bajas, menos efectos secundarios pero mayor eficacia», dice Brown. «Estamos realmente preocupados por el potencial de tratamiento».

Todavía no está claro cuánto de la diferencia de tiempo interno entre las diferentes personas, dada la dificultad de dividir a las personas por su cronotipo para la investigación.

Esta técnica podría ser útil y ayudar en el trabajo de investigación.

«Agrupar a los pacientes por cronotipo también podría aumentar la tasa de éxito de las nuevas terapias en los ensayos clínicos», dice Kramer.

El equipo del DJK compartió otro importante avance científico en el estudio que fue presentado en línea el pasado septiembre en Dream.

Utilizando el mismo enfoque, los investigadores pudieron identificar – con más de un 90 por ciento de precisión – a los participantes que no habían dormido una noche.

Esa prueba podría ayudar a la policía a identificar a los conductores nocturnos que no pueden dormir, que se ven envueltos en accidentes de tráfico, o ayudar a los empresarios a evaluar si los pilotos aéreos u otros miembros del personal son adecuados para puestos que requieren mayor seguridad. La prueba utiliza 68 genes que muestran una pequeña superposición con aquellos genes virtualmente utilizados para determinar el tiempo interno, pero cuyos papeles biológicos pueden proporcionar información sobre cómo la privación o la falta de sueño afecta a la salud.

«La prueba del tiempo interior y las pruebas de ausencia de sueño, combinadas, proporcionan una poderosa herramienta para el diagnóstico y el tratamiento», dice Didgek, «porque cómo te sientes y lo bien que trabajas a las 6 de la mañana depende de tu tiempo circadiano, pero también afecta al tiempo que has estado despierto».

Comparte en:
Amelia Santos

Investigador asociado: temas biocombustibles, nanomateriales, Olimpiadas Nacionales de Química.