Cómo la sociedad moderna corrompe nuestro ritmo circadiano

El ciclo día-noche es uno de los patrones de vida más definitorios tal como lo conocemos. Vivimos en un entorno cíclico y los ritmos circadianos son un elemento esencial en la biología de los organismos vivos.

Muchos procesos fisiológicos están sincronizados con el ciclo día-noche y están modulados por señales de tiempo ambientales como la luz solar. Nuestro reloj biológico debe detectar las variaciones cíclicas de la luz para gestionar nuestras funciones fisiológicas en consecuencia.Para hacerlo, los cambios de luz son detectados por células especializadas en la retina llamadas células ganglionares de la retina; estos fotorreceptores retinianos reciben luz y envían información al cerebro, más específicamente a una estructura ubicada en el hipotálamo llamada núcleo supraquiasmático (SCN). Las neuronas SCN luego transmiten información temporal a otros tejidos, produciendo ritmos circadianos sincronizados en muchos de nuestros procesos corporales.

La evolución nos hizo adaptarnos a nuestro entorno cíclico y estos ciclos externos se han vuelto esenciales para el mantenimiento de un estado saludable. Pero las sociedades modernas han contaminado estos ciclos. El uso generalizado de iluminación artificial, por ejemplo, ha interrumpido en gran medida el ciclo diario natural de luz y oscuridad de una manera que está lejos de ser inocua. La exposición continua a la luz se considera un factor de riesgo de fragilidad, y varios estudios respaldan la idea de que esta alteración de nuestros ritmos circadianos puede tener un impacto significativo en la salud.

Este es un problema importante, ya que se estima que alrededor del 75% de la población mundial puede estar expuesta a la luz durante la noche. Además, el trabajo por turnos es considerablemente común (alrededor del 20% de los trabajadores en Europa y el 29% en los EE. UU.), Y los estudios epidemiológicos han demostrado que los trabajadores por turnos tienen una mayor incidencia de cáncer de mama, síndrome metabólico, obesidad, disfunciones óseas, enfermedades cardiovasculares, accidentes cerebrovasculares y trastornos del sueño.

Pero aunque estos estudios indican una correlación entre la exposición a la luz artificial y los problemas de salud, es difícil determinar una relación causal en los estudios en humanos. La investigación con animales nos ha ayudado a comprender el impacto real de la alteración del ritmo circadiano y ha revelado una serie de mecanismos a través de los cuales puede influir en la salud. Sin embargo, la mayoría de los estudios utilizaron períodos relativamente breves de interrupción de la exposición a la luz que en gran medida no logran reproducir los patrones de exposición a la luz en algunos contextos humanos, como el trabajo por turnos o los entornos de cuidados intensivos y los hogares de ancianos, por ejemplo.

Un estudio reciente se ha propuesto llenar este vacío investigando la relación entre una alteración a largo plazo de los ritmos circadianos y la enfermedad. En este trabajo, los ratones fueron expuestos a luz continua durante 24 semanas y se midieron varios parámetros de salud: la ritmicidad en el reloj central (el SCN), la función del músculo esquelético, la microestructura ósea y la función del sistema inmunológico se evaluaron en varios puntos de tiempo durante y después las 24 semanas de luz continua.

Los hallazgos mostraron que un ritmo circadiano alterado induce efectos perjudiciales en varios procesos biológicos. Las grabaciones neuronales revelaron que la exposición prolongada a la luz continua provocó una marcada reducción de la ritmicidad en el marcapasos circadiano del cerebro, el SCN. La luz continua también redujo la función muscular, provocó cambios en los huesos e indujo un estado proinflamatorio transitorio.

De hecho, muchos de estos cambios fueron consistentes con un estado de envejecimiento acelerado, es decir, la disminución de la fuerza muscular, la resistencia física y la coordinación motora que a menudo se observan en los adultos mayores.

También se observaron cambios relevantes en la estructura ósea. Los huesos están formados por dos tipos de tejido óseo: hueso trabecular (o esponjoso) y hueso cortical (o compacto). A medida que uno envejece, el hueso esponjoso se vuelve menos denso, mientras que el hueso compacto tiende a engrosarse. La exposición continua a la luz en ratones indujo una pérdida progresiva de hueso trabecular similar a la observada en la osteoporosis relacionada con la edad temprana, y un aumento del grosor del hueso cortical consistente con un efecto acelerado del envejecimiento. Hasta el 21% de los adultos mayores tienen osteoporosis y algunos de estos cambios se han reportado en los trabajadores por turnos: los estudios han demostrado que las trabajadoras por turnos tienen un mayor riesgo de fracturas óseas y disminución de la densidad mineral ósea.

La exposición continua a la luz también induce un estado proinflamatorio elevado. Ante un estímulo inmunológico, los ratones expuestos a luz continua mostraron una mayor producción de moléculas proinflamatorias y una menor secreción de compuestos antiinflamatorios, aunque este efecto fue transitorio. Este estado proinflamatorio intensificado también se observa durante el envejecimiento. Además, los estudios en humanos también han demostrado que los trabajadores por turnos tienen un mayor riesgo de cáncer y síndrome metabólico asociado con la disfunción del sistema inmunológico, que también se sabe que agrava las patologías relacionadas con la edad.

La reducción de la ritmicidad en el SCN de los ratones expuestos continuamente a la luz también coincide con los cambios de ritmo que se producen en las personas mayores. De hecho, investigaciones recientes sugieren que las deficiencias en el reloj circadiano dentro del SCN pueden ser un factor definitorio en el envejecimiento, y es probable que un sistema circadiano envejecido realmente contribuya al deterioro de la salud relacionado con la edad.

Este estudio solidificó la noción de que la exposición prolongada a la luz continua puede tener un impacto significativo en la salud. Curiosamente, la mayoría de los parámetros de salud medidos volvieron rápidamente a la normalidad después de restaurar un ciclo regular de luz y oscuridad. Sin embargo, queda claro que la exposición a la luz artificial no es en absoluto inofensiva. Al jugar con nuestros ritmos circadianos a través de la exposición constante a la luz, podemos estar acelerando nuestro proceso de envejecimiento y debilitando activamente nuestra salud y resistencia a las enfermedades.

Referencias

Lucassen EA, et al (2016). Los ciclos ambientales de 24 horas son esenciales para la salud. Curr Biol, 26 (14): 1843-53. doi: 10.1016 / j.cub.2016.05.038

Michaud M, et al (2013). Citocinas proinflamatorias, envejecimiento y enfermedades relacionadas con la edad. J Am Med Dir Assoc, 14 (12): 877-82. doi: 10.1016 / j.jamda.2013.05.009

Nakamura TJ, et al (2016). El núcleo supraquiasmático: declive de los ritmos biológicos relacionado con la edad. J Physiol Sci, 66 (5): 367-74. doi: 10.1007 / s12576-016-0439-2

Quevedo I, Zúñiga AM (2010). Baja densidad mineral ósea en trabajadores en turnos rotativos. J Clin Densitom, 13 (4): 467-9. doi: 10.1016 / j.jocd.2010.07.004

Stevens RG, et al (2014). El cáncer de mama y la alteración circadiana de la iluminación eléctrica en el mundo moderno. CA Cancer J Clin, 64 (3): 207-18. doi: 10.3322 / caac.21218

Wang XS, et al (2011). Trabajo por turnos y enfermedad crónica: la evidencia epidemiológica. Occup Med (Lond), 61 (2): 78-89. doi: 10.1093 / occmed / kqr001

Este artículo invitado apareció originalmente en el galardonado blog de ciencia y salud y en la comunidad temática del cerebro, BrainBlogger: Artificial Light and Circadian Rhythm - Are We Messing It Up?