Què és el ritme circadiari?

Restes arqueològiques que daten de més trenta mil anys mostren intents de l’home primitiu per entendre la relació dels fenòmens que s’observaven en els éssers vius i el cicle nit-dia segons l’època de l’any. Els antics egipcis van desenvolupar un concepte de periodicitat de “dies crítics” en què els símptomes de malalties observades es calmaven o exacerbaven. El pare de la medicina, Hipòcrates, va estudiar la relació de la febre i el crono; Aristòtil i Galè van parlar sobre el ritme de son i vigília.

Ritmes circadians i efectes a la salut

Com afecta l’hora del dia a la nostra salut?

Com veiem, no es tracta d’un camp nou de la investigació, sinó que, des que l’home va començar a contemplar la realitat que l’envolta, van sorgir les idees.

Circadiari ve del llatí circa (‘al voltant de’) i dies (‘dia’): el ritme que gira entorn al dia (aproximadament 24 hores). No obstant això, el circadiari només és un tipus de ritme biològic. Hi ha el ritme infradiari, que dura més de 24 hores i que es pot repetir cada cert dies, setmanes o mesos, o pot ser anual. Un exemple d’això és el cicle menstrual.

Un adult té un cicle d’esforç i descans aproximadament cada dues hores

El ritme ultradiari dura menys de 24 hores. Hi ha moltes funcions fisiològiques del cos humà que exemplifiquen un ritme ultradiari. Aquests ritmes tenen molts cicles en un dia. Un adult, per exemple, té un cicle d’esforç i descans aproximadament cada dues hores. Alguns duren segons i prou, com el control de la respiració; d’altres duren només mil·lisegons, com la majoria dels processos microcirculatoris.

El rellotge que dona avantatge evolutiu

És poc probable que els rellotges biològics s’originessin per casualitat; més aviat són el resultat de la selecció natural. Evolutivament, prospera el que s’adapta i arriba a reproduir-se, que és l’avantatge dels organismes per excel·lència. Els cianobacteris són les formes de vida més antigues que van presentar funcions circadiàries.

Hi ha dues maneres per les quals els rellotges donen avantatge a les espècies: una d’intrínseca –s’estableix un ordre temporal intern entre diversos processos fisiològics (marcapassos endogen – i una d’extrínseca –facilita l’arrossegament dels ritmes circadians als cicles externs (zeitgebers o sincronitzadors externs). Quan parlem d’arrossegament, ens referim a la sincronització del ritme circadiari als senyals de temps externs (fora de l’organisme), imprescindible per a l’estabilitat.

Trastorns circadians i malalties

Marcapassos endògens

Són mecanismes interns que governen els ritmes biològics, en particular, el ritme circadiari son-vigília.

El marcapassos mestre és el nucli supraquiasmàtic, situat a l’hipotàlem. Controla àrees dins i fora del cervell. A través del nervi òptic, rep el senyal de llum-foscor; mitjançant el tracte hipotalàmic-retinal, aquest senyal es converteix en química que arriba fins al rellotge mestre i aquest, al seu torn, marca la sincronització o desincronització del món exterior amb l’intern. En les últimes hores del dia, amb la llum que arriba a través de la retina, el nucli supraquiasmàtic envia senyals a la glàndula pineal, que deriva en la producció de melatonina i indueix la son. Al nucli supraquiasmàtic, trobem gens rellotges, que són molècules que duen a terme les funcions rítmiques, però també trobem aquests gens fora del cervell (ronyó, fetge, pàncrees, músculs…). Són els anomenats rellotges perifèrics, que s’han identificat en gairebé totes les cèl·lules. Actuen amb autonomia, però de forma sincronitzada amb el nucli supraquiasmàtic.

Vegem uns exemples:

  • El sistema cardiovascular presenta un ritme propi, com a rellotge perifèric. A la fi de 1980, es va veure que la majoria dels esdeveniments cardiovasculars (trastorns del cor i sistema vascular) exhibien un pronunciat patró circadiari diürn, al matí, quan els individus es posen drets i comencen les activitats. Els esdeveniments cardiovasculars involucren factors tant per endògens (sistema nerviós, coagulació, concentració de catecolamines en sang, pressió arterial) com exògens (cicles d’activitat de descans, esdeveniments estressants i canvis posturals).
  • La freqüència cardíaca, la pressió arterial, el to vascular, la coagulació, concentració de catecolamines tenen ritme circadiari diürn.

El ritme cardíac arriba al valor màxim entre les 10-12 del matí; el valor mínim, entre les 3-5 del matí o 1-2 hores abans de despertar-se.

  • La pressió arterial té el valor màxim entre les 10-12 de la nit i el mínim entre les 3-6 del matí o 1-3 hores abans de despertar-se. S’ha demostrat que els subjectes hipertensos que prenen la medicació abans d’anar a dormir redueixen gairebé en un 40% el risc d’esdeveniment cardiovascular (com infarts) que els que la prenen al matí.
  • Pel que fa al sistema respiratori, la tos i els símptomes de l’asma tenen un pic màxim a les 4 del matí. La resistència pulmonar és més gran a la tarda, dada que cal tenir en compte a l’hora de fer esport.
  • El ronyó dels individus sans s’excreta més electròlits i produeix més orina durant el dia que durant la nit, i hi ha ritmes diürns per a l’excreció urinària de sodi, potassi i clorur. La desregulació d’aquests ritmes s’associa amb disminució de la funció renal i pot acabar en dany renal.
  • Pacients que reben diàlisi obtenen més bons resultats en salut global quan el tractament s’administra en horari nocturn, quan ja s’ha post el sol.
  • El ritme de la temperatura corporal també oscil·la durant les 24 hores, però depèn d’altres ritmes i de factors exògens. La temperatura central del cos (dels òrgans interns) presenta un pic mínim entre les 4.30-6.30, de 36 °C, i un pic màxim a les 18.00, de 38 °C.
  • La temperatura del canell (temperatura perifèrica distal) ens pot donar pistes sobre la sincronització del nostre ritme circadiari. S’ha vist que, quan s’acosta l’hora de dormir, la temperatura al canell disminueix i, a mesura que el son avança, la temperatura va pujant; quan ens despertem, decreix la temperatura. Monitoritzant aquests valors, podem saber si hi ha desregulació en el patró son-vigília.
  • El sistema musculoesquelètic també està subjecte als gens rellotge. El seu ritme està regulat per senyals hormonals, del sistema nerviós, l’activitat locomotora i l’alimentació. El múscul esquelètic és sensible a la insulina i controla els nivells de glucosa en sang de tot el cos. L’alimentació restringida –el dejuni– regula el rellotge perifèric no només al fetge sinó també al múscul esquelètic.
  • El procés de remodelació òssia i les concentracions sèriques d’algunes hormones que regulen el metabolisme ossi mostren una variació diürna. La desregulació tant per gens específics de rellotge com per hormones (principalment insulina i leptina) ocasionen pèrdua de massa muscular i pot acabar en sarcopènia.
  • En el sistema gastrointestinal, la motilitat del tracte gastrointestinal, la secreció d’àcid, el manteniment de la mucosa i la producció d’enzims digestius oscil·len de forma circadiària. Per exemple: a l’estómac, uns tres cicles per minut; al duodè, 12 cicles per minut; al jejú i l’ili, de set a deu cicles per minut, i a còlon, 12 cicles per minut.
  • L’activitat del sistema gastrointestinal i del fetge està subjecta a diferents ritmes circadians, ja sigui de cèl·lules o d’hormones. La interrupció de la fisiologia circadiària –de l’ordre biològic– a causa de l’alteració del son o a una feina per torns pot provocar diverses malalties gastrointestinals, com la síndrome de l’intestí irritable, malaltia de reflux gastroesofàgic o malaltia d’úlcera pèptica.

El cos fa servir un sistema de temps circadiari endogen (de l’exterior), denominat oscil·ladors transportables per aliments, per predir la disponibilitat d’aliments. El cos s’acostuma a un horari d’àpats i de forma anticipada –1-2 hores abans de menjar– s’envien senyals que posen en marxa la gana.

La funció mitocondrial, el balanç energètic i la utilització de nutrients són controlats per rellotges moleculars. El metabolisme de la glucosa i el son estan fortament lligats. Així, persones que dormen poques hores (estudis de quatre hores de son) mostren adipòcits (cèl·lules grasses) fins i tot amb un 30% menys de sensibilitat a la insulina, cosa que es tradueix en augment de greix abdominal (pes), risc de diabetis i síndrome metabòlic.

La tolerància a la glucosa és més gran al matí que a la nit; és per això que es recomana sopar aliments baixos en hidrats de carboni. A més, la melatonina té un paper important en la tolerància a la glucosa; així, quan es menja a la fase circadiària en la qual la melatonina està alta –a la nit–, s’interfereix en el metabolisme de la glucosa. Aquesta conducta repetida al llarg del temps pot portar a obesitat i trastorns metabòlics. La recomanació és fer sopars baixos en carbohidrats en les últimes hores del dia, abans que es faci fosc; fer dejuni intermitent saltant-se el sopar és una manera excel·lent de sincronitzar els rellotges.

A continuació, vegem la implicació de la disrupció circadiària en el desenvolupament de moltes malalties.

Els sincronitzadors exògens són:

  • El senyal llum-foscor que rebem a través de la retina (sol, foscor).
  • L’horari dels àpats: menjar durant la fase diürna; és a dir, durant les hores del dia. Evitar menjar a la nit.
  • L’exercici físic actua com a marcapassos son-vigília.
  • Aliments i dejuni. Es recomana consumir els aliments més rics en carbohidrats durant les primeres hores del dia. El dejuni intermitent sincronitza el rellotge mestre, i aquest, mitjançant senyals humorals o neuronals, es comunica amb els rellotges perifèrics.
  • Cada individu té un cronotipus i, d’acord amb el que li correspongui –més diürn o més nocturn–, s’han de fer les recomanacions.

 

Bibliografia

  • Mortola, J.P. Eur J Appl Physiol (2004) 91: 119. Breathing around the clock: an overview of the circadian pattern of respiration.
  • Aoyama, Shinya and Shibata, Shigenobu. The Role of Circadian Rhythms in Muscular and Osseous Physiology and Their Regulation by Nutrition and Exercise. Frontiers in Neuroscience.
  • Jing Wei, Jin Zhang and Jennifer Boger. What Wrist Temperature Tells Us When We Sleep Late: A New Perspective of Sleep Health. 2018 IEEE SmartWorld, Ubiquitous Intelligence & Computing, Advanced & Trusted Computing, Scalable Computing & Communications, Cloud & Big Data Computing, Internet of People and Smart City Innovations.
  • Amita sehgal. Molecular Biology of Circadian Rhythms. John Wiley & Sons, 2004.
  • Stow LR, Gumz ML. The circadian clock in the kidney. J Am Soc Nephrol. 2011;22(4):598-604.
  1. Hiddinga, D. G. M. Beersma and R. H. Van Dan Hoofdakker. Endogenous and exogenous components in the circadian variation of core body temperature in humans. J. Sleep Res. (1997)6, 156–163
  • Hower, I.M., Harper, S.A. and Buford, T.W., 2018. Circadian Rhythms, Exercise, and Cardiovascular Health. Journal of Circadian Rhythms, 16(1), p.7.
  • LeSauter J, Hoque N, Weintraub M, Pfaff DW, Silver R. Stomach ghrelin-secreting cells as food-entrainable circadian clocks. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009;106(32):13582-7.
  • Cribbet MR, Logan RW, Edwards MD, et al. Circadian rhythms and metabolism: from the brain to the gut and back again. Ann N Y Acad Sci. 2016;1385(1):21-40.
  • Cecilia Lobato. Ritmo circardiano y aterogénesis. www.cecilialobato.com
  • Cecilia Lobato. Cronobiología. El reloj de la vida. www.cecilialobato.com
  • Philip Lewis, Horst W Korf, Liz Kuffer, J Valérie Groß, Thomas C Erren. Exercise time cues (zeitgebers) for
  • human circadian systems can foster health and improve performance: a systematic review.  BMJ Open
  • Sport & Exercise Medicine 2018;4:e000443

Cecilia Lobato
Cecilia Lobato

Estudiant de nutrició a UAX. Formació Superior Dietètica a OUC. Especialista en nutrició clínia ICNS. Nutrició clínica vegetariana ICNS.

  @nu_triceci   @nu_triceci