Los relojes del organismo:
Cómo funcionan los ritmos que se coordinan con la alternancia de días y noches. Qué ocurre si se alteran. Los expertos argentinos.
cómo funcionan los ritmos que se coordinan con la alternancia de días y noches. Qué ocurre si se alteran. Los expertos argentinos.
Cuando llegaba el día, las hojas de la mimosa se abrían hacia el sol. Y así pasaba horas, hasta que, con el anochecer, una a una se iban cerrando, casi con un ritmo musical. El hombre, astrónomo, se preguntó qué pasaría si ponía a sus plantas en un lugar siempre oscuro, en una noche eterna. Para sorpresa de Jean Jacques d'Ortous de Mairan, las hojas de las mimosas siguieron abriéndose y cerrándose según lo que sucedía afuera de las paredes que las aislaban. Las plantas tenían un reloj interno propio, ese ritmo que seguía vibrando según los movimientos que sobre sí mismo da el planeta Tierra. Otros investigadores encontraron que también animales y seres humanos poseen una especie de timer biológico que los ayuda a preparar su fisiología para las fluctuaciones del día. A esta regulación adaptativa al medio ambiente es lo que se denomina ritmo circadiano, y aunque aquél astrónomo comprobó su existencia, no se supo sino hasta la década de 1980 cómo es que funciona y qué componentes ponen en movimiento su maquinaria. Por haber revelado y descripto esto último es que tres investigadores fueron reconocidos este año con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología. Jeffrey Hall, Michael Rosbash y Michael Young hallaron cuáles son los mecanismos moleculares que ordenan la fisiología corporal a lo largo del día: el reloj biológico interno regula funciones críticas como el sueño, el estado de alerta, la temperatura corporal, la liberación de hormonas, la presión sanguínea y el metabolismo. Es tan delicado el equilibrio, que cualquier disrupción entre el mundo externo y ese marcador interno tiene consecuencias: el ejemplo más claro es el del jet lag, que aparece al atravesar varias zonas horarias. Cuando el ritmo temporal biológico es constantemente interrumpido, el riesgo de que haya enfermedades, aumenta. Uno de los tres ganadores, Michael Rosbash, in-
vestigador del Instituto Médico Howard Hughes, estuvo en Buenos Aires el pasado 28 de septiembre, participando del congreso anual de la Sociedad Argentina de Neurociencias y brindó una conferencia en la Fundación Instituto Leloir (FIL) sobre la biología circadiana en las moscas.
“Es un premio muy merecido. Fue un honor contar con la presencia del doctor Rosbash en la FIL y poder discutir con él los principales temas e interrogantes que plantea la investigación de los ritmos circadianos”, comenta Fernanda Ceriani, jefa del Laboratorio de Genética del Comportamiento de la FIL e investigadora del CONICET.
INSECTOS AMIGOS. ¿Por qué las moscas son tan importantes en esta historia? Es que todo empezó con ellas. En 1971, Seymour Benzer y su estudiante Ronald Konopka (Instituto de Tecnología de California, EE.UU.), inducieron mutaciones en la descendencia de moscas del vinagre, por medio de sustancias químicas. Algunos de los insectos presentaron entonces alteraciones en su ciclo normal de 24 horas: si en unas era más corto, en otras se había alargado. Y en todas esas moscas que había un solo gen que estaba vinculado a esos cambios.
En 1984, Hall, Rosbasch y Young (ahora premiados con el Nobel) usaron más moscas (esta vez de la fruta) para aislar ese gen y mostraron que él y otros se autorregulan a través de proteínas que se acumulan en la célula durante la noche, para ser degradadas durante el día. Así fue que lograron describir cómo es el mecanismo que gobierna el funcionamiento del reloj biológico dentro de la célula. Y de allí en más fue posible saber que esos mismos principios que se dan dentro de una célula ocurren en otros organismos multicelulares, incluyendo a los seres humanos.
En el momento de su descubrimiento, Hall y Rosbash trabajaban en la Universidad Brandeis, en Waltham, y Young investigaba en la Universidad Rockefeller, en Nueva York.
ARGENTINA. En 2007, Rosbash lideró un trabajo titulado “La red circadiana de Drosophila es un temporizador estacional” que fue publicado en la prestigiosa revista Cell y cuya autoría compartió con cinco investigadores más, entre ellos la argentina Fernanda Ceriani. “En este estudio identificamos que la comunicación entre grupos específicos de ¨neuronas reloj¨ subyace al ajuste temporal de la actividad a lo largo del día, y muy especialmente, a lo largo de las estaciones del año”, explica la investigadora de la FIL.
El estudio de los relojes biológicos (conformados por neuronas específicas) tiene relevancia clínica porque, en- tre otros factores, su disfunción influye en la susceptibilidad al cáncer, las enfermedades cardíacas, la diabetes tipo 2, las infecciones y la obesidad.
Rosbash es pionero en el campo de la “cronobiología molecular” y durante cinco décadas se dedicó a estudiar los mecanismos moleculares que regulan la ritmicidad comportamental a lo largo del día en función de los ciclos de luz y oscuridad. Durante su conferencia dictada en la Fundación Instituto Leloir el 28 de setiembre, resumió los principales resultados de sus trabajos científicos y las actuales investigaciones que encabeza.
Entre otros hallazgos, Rosbash, Hall y Young lograron aislar, clonar y secuenciar el gen PERIOD (PER), el primer gen del reloj biológico identificado. Posteriormente, identificaron otros genes –como el Timeless (TIM)- que son cruciales para regular los ritmos circadianos. En un artículo titulado “Un viaje personal de 50 años: ubicación, expresión genética y ritmos circadianos” (publicado en junio pasado en “Cold Spring Harbor Perspectives in Biology”) Rosbash escribió: “Hemos demostrado recientemente que neuronas circadianas específicas del cerebro de la mosca promueven el sueño al inhibir otras neuronas circadianas que promueven el despertar, y es el interjuego entre esas neuronas la principal característica de la regulación circadiana del sueño”. Y agregó: “El propósito del sueño y su regulación es uno de los grandes misterios de la neurociencia.”
Para Ceriani, que junto a su grupo publicó un trabajado en la revista “Cell Reports” describiendo cuál es el rol de un neurotransmisor (glicina) como batuta para sincronizar a la orquesta de los distintos relojes circadianos del cerebro, los hallazgos de Rosbash, Hall y Young “tienen importantes implicaciones para nuestra salud y bienestar”.