Sincronización no-luminosa: ¿otro tipo de sincronización? Primera parte

Abstract

Una de las funciones más importantes del sistema circadiano es asegurar que las variables conductuales y fisiológicas de un organismo se ajusten apropiadamente a los eventos diarios en el ambiente, en un proceso llamado sincronización. En la naturaleza, la predominancia de la luz (sincronización luminosa) como el sincronizador principal del reloj circadiano (NSQ) es una clara adaptación a la vida terrestre. Sin embargo, otras ventajas biológicas pueden ser conferidas a un individuo si el sistema circadiano también es sensible a otras señales ambientales que proporcionen un estimado real del tiempo externo. De tal modo, la luz no es el único sincronizador que puede afectar al reloj biológico. Otros estímulos, como la temperatura, la actividad locomotora inducida por estímulos novedosos y ciertas drogas y fármacos, también son capaces de sincronizar el reloj biológico. En conjunto, estas señales han sido descritas como estímulos no luminosos. Durante el día subjetivo, tiempo en el cual el reloj biológico es sensible a estas señales, todas las manipulaciones no luminosas son capaces de generar avances de fase y de sincronizar un ritmo en corrimiento libre. Las respuestas de fase generadas por las señales no luminosas son de gran magnitud, aun de mayor magnitud que las inducidas por la luz. Asimismo, estas señales son capaces de inducir efectos residuales (after-effects) sobre la sincronización, de generar cambios en el periodo endógeno, de afectar el ángulo de fase en sincronización a un ciclo L:O y de promover el desarrollo del fenómeno de partición (splitting) del ritmo de actividad locomotora. Finalmente, la sincronización a la luz ha sido caracterizada en una amplia variedad de especies diurnas y nocturnas; en cambio, la sincronización no luminosa sólo se presenta en roedores nocturnos. Los estímulos no luminosos pueden ser categorizados como estímulos conductuales o farmacológicos. De entre los diferentes tipos de estímulos no luminosos que conforman estas categorías, destacan los tratamientos farmacológicos, los estímulos sociales, el estrés, la restricción de alimento y la comunicación entre la madre y el producto en la vida fetal y neonatal. Este último es de particular importancia para optimizar la función circadiana y sensibilizar al neonato a los ambientes externos. Con respecto a los mecanismos fisiológicos involucrados en este proceso, se ha sugerido que participan cuatro de los sistemas de neurotransmisión implícitos en el sistema circadiano: a) el sistema serotoninérgico proveniente del núcleo del rafé, b) el sistema inmureactivo a NPY proveniente de la hojuela intergeniculada (HIG), c) el sistema GABAérgico que se encuentra presente en la mayoría de las neuronas del NSQ y de la HIG (las proyecciones aferentes del núcleo del rafé y de la HIG hacen sinapsis con neuronas GABAérgicas en el NSQ) y 4) finalmente un sistema que implica señales dopaminérgicas y melatoninérgicas, las cuales se han implicado importantemente en sujetos en la vida fetal y neonatal. En comparación con la cascada de señales intracelulares involucradas en la sincronización luminosa, las respuestas de fase inducidas por estímulos no luminosos no se asocian con la fosforilación de factores de trascripción que se unen a elementos de respuesta al AMPcíclico (CREB) o con la transcripción de genes de expresión temprana en el NSQ, eventos de señalización característicos de la sincronización luminosa. Las respuestas de fase generadas por las señales no luminosas ocurren durante el día subjetivo, tiempo en el cual la expresión espontánea de los genes reloj es alta en animales diurnos y nocturnos. Lo anterior sugiere que el reinicio de fase del reloj biológico a señales no luminosas puede ser generado por una supresión rápida en los niveles de expresión de los genes reloj. La disminución generada por los estímulos no luminosos en los niveles de expresión del RNAm de Per1 y Per2 en el NSQ sólo ocurre durante la mitad del día subjetivo, no durante la noche subjetiva, lo cual sugiere que estos genes participan de modo importante en el reinicio de fase durante el día subjetivo. En los ratones knockout del gen Clock se modifican las respuestas del reloj biológico a las señales no luminosas. Cuando al ratón mutante Clock, se le aplican, durante el día subjetivo, paradigmas de actividad locomotora forzada, se generan respuestas de fase en dirección opuesta a las generadas por sujetos intactos. Esto sugiere que los distintos genes reloj participan en el origen de las respuestas de fase a estímulos no luminosos.