Aula6.Ritmos biológicos

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CRONOBIOLOGIA
Profª Janildes Amorim 
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ALGUNS QUESTIONAMENTOS INICIAIS
-Acordar cedo para correr?
-Em seguida, ir ao dentista?
-Às 14h, participar de uma reunião de trabalho?
-À noite, aula na faculdade?
-E uma consulta ao relógio à espera do último compromisso do dia?
-Um encontro com os amigos para tomar uma cervejinha?
Cronobiologia: conheça as horas mais propícias pra cada atividade no seu dia-a-dia, artigo de Frederico Lobo. Disponível em http://sendosustentavel.blogspot.com.br/2012/04/cronobiologia-conheca-as-horas-mais.html
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imagine outro relógio, marcando o ritmo do seu corpo. 
Quer correr? Então calce os tênis no início da noite, quando a força física aumenta e a suscetibilidade à exaustão é menor.
-Dentista de manhã? à tarde, a sensibilidade à dor será menor e, caso seja necessário usar anestesia, ela terá efeito três vezes mais duradouro.
-A reunião por volta das 14h? o corpo pede sono, ficamos mais letárgicos.
- Quanto ao curso? de manhã a capacidade cognitiva da maioria aumenta e facilita a aprendizagem.
Nem a cerveja escapa!o fígado metaboliza melhor o álcool entre as 17h e as 18h.
Cronobiologia: conheça as horas mais propícias pra cada atividade no seu dia-a-dia, artigo de Frederico Lobo. Disponível em http://sendosustentavel.blogspot.com.br/2012/04/cronobiologia-conheca-as-horas-mais.html
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Objetivo da cronobiologia : 
 Avaliar a capacidade e o tipo de resposta de um organismo às variações rítmicas ambientais e a influência de ritmos ambientais nos ritmos biológicos.
Cronobiologia:
“Organização temporal de um organismo” 	(Menna-Barreto, 2003).
Ritmos: 
- eventos ou fenômenos biológicos de ocorrência repetida e periódica.
							 (Koukkari e Sothern, 2006).
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 Resposta às pressões seletivas impostas pelas variações cíclicas ambientais.
- Vantagem evolutiva: capacidade de antecipação aos eventos periódicos do meio ambiente, como temperatura, luz e umidade; confere maior probabilidade de sobrevivência. 
O que são relógios biológicos? 
 Mecanismos endógenos capazes de gerar respostas fisiológicos e comportamentais rítmicas em diversas formas de vida.
Por que existem tais estruturas? 
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Padrões rítmicos: 
Circadianos: vigília-sono (periodicidade em torno de 24h)
b) Infradianos: ritmos de baixa frequência - ciclo menstrual, processos reprodutivos com flutuação anual ou sazonal, plaquetas e células sanguíneas (periodicidade > 24h)
c) Ultradianos: oscilações de repetições rápidas - batimento cardíaco, secreções hormonais - sonolência (periodicidade < 24h)
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 RITMOS CIRCADIANOS 
Periodicidade ± 24h
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Ritmo dos hormônios cortisol e STH
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RITMOS INFRADIANOS
periodicidade > 24h
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RITMOS ULTRADIANOS
periodicidade < 24h)
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OSCILADORES: estruturas responsáveis por gerar a ritmicidade.
Núcleos Supraquiasmáticos (NSQ): oscilador central de mamiferos; grupo de neurônios na parte ventral do hipotálamo.
 
BASE MOLECULAR DO SISTEMA OSCILATÓRIO INTERNO:
1- A capacidade oscilatória decorre da expressão rítmica de proteínas ao longo do dia. 
2- “Genes do relógio” (clock genes): codificam as proteínas.
3-Todas as células nucleadas do corpo apresentam genes do relógio; sua autorregulação impõe ritmicidade à função dos órgãos, os quais podem atuar como osciladores circadianos periféricos.
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4- Sincronização interna do nível molecular ao sistêmico: permite que os processos fisiológicos e comportamentais sejam coordenados temporalmente de forma que o organismo possa prever e antecipar as variações cíclicas ambientais.
5- Relógios circadianos, organização hierárquica: no topo estão os neurônios do núcleo supraquiasmático (NSQ), o relógio mestre que recebe informações fóticas da via trato retino-hipotalâmico. 
6- Estímulos ambientais como alimentação, comportamento social, temperatura, parecem desempenhar papel no ajuste dos relógios periféricos. 
Aspectos da fisiologia e comportamento sob controle do sistema circadiano portanto, tem oscilações diárias.
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Os ciclos de claro e escuro:
- resultados da rotação da terra em torno do seu próprio eixo, surgem como uma das principais pistas ambientais capazes de arrastar ritmos biológicos 			(DUGUAY & CERMAKIAN, 2009). 
 A informação fótica deixa a retina pelo trato Retino-hipotalâmico (TRH) – feixe de células ganglionares, e chega ao Nucleo Supraquiasmático (NSQ) responsável pela geração dos ritmos circadianos (LENT, 2005).
- Constatação dos NSQs como osciladores centrais de mamíferos: 
- Em 1990 pesquisas em camundongos com degeneração de retina, mostraram que os animais eram capazes de se sincronizarem normalmente aos ciclos de claro e escuro. 
 Quais fotorreceptores seriam responsáveis pela captação dos estímulos que levariam a sincronização desses animais?
 Em 2002 é descoberto um novo fotorreceptor na retina de mamíferos, as células ganglionares intrinsecamente fotossensíveis (ipRGCs), e a melanopsina um fotopigmento presente nessas células.
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Ritmos Biológicos
Vias eferentes
Vias aferentes
Temporizador externo
Claro-escuro
Duração do fotoperíodo
Temporizador interno
Relógio biológico 
SNC
ZEITGEBERS (doador de tempo) 
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AFERÊNCIAS 
 Retina (Trato retino-hipotalamico)
EFERÊNCIAS 
 Outros núcleos do hipotálamo
 Tálamo
Mecanismos neurais da ritmicidade
Núcleo supraquiasmatico (NSQ) : Relógio biológico
O NSQ cicla mesmo quando as conexões neurais são eliminadas ou quando os núcleos são mantidos em cultura e possui um ritmo próprio. 
Porem pode se sincronizar aos ritmos ambientais externos como as oscilações fotoperiodicas.
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Hipotálamo
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A diversidade da vida está apta reconhecer os sinais ambientais como pistas para antecipar, regular e otimizar seus mecanismos vitais e aumentar as chances de sobrevivência e perpetuação na natureza (Marques, 2003; Marques et al., 2003). 
Essas pistas, na linguagem da Cronobiologia, são os zeitgebers, “doador de tempo” é o fator cíclico ambiental que promove o arrastamento dos ritmos biológicos. 
LUZ
TEMPERATURA
ALIMENTO
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 Produzida de forma ritmica pela glândula pineal, sua produção ocorre na ausência de luz.
 Flutuações diárias da melatonina circulante informam ao organismo se é dia ou noite no meio externo, como também a duração da noite permitindo assim a regulação dos ritmos diários como da resposta fotoperiódica. 
 Molécula marcadora do escuro: melatonina
 
- Presente em vários fluídos: saliva, urina, líquor, sêmen, líquido amniótico e leite materno; órgãos, tecidos e compartimentos celulares além de possuir também a capacidade de atravessar todas as barreiras morfofisiológicas
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Glândula pineal: sintetiza e libera a melatonina
⃰ Durante o dia, a retina estimula o NSQ cujos neurônios são inibitórios. Como conseqüência, os neurônios do núcleo paraventricular deixam de estimular os neurônios pré-ganglionares simpáticos da medula e a produção de melatonina é baixa durante o dia (ou quando o fotoperiodo é longo). 
⃰ A noite, acontece o contrário e a concentração de melatonina aumenta. O seu aumento induz o sono.
GÂNGLIO CERVICAL SUPERIOR
(neurônio pós-ganglionar)
MEDULA TORACICA
Coluna intermédio lateral 
(neurônio pre-ganglionar)
HIPOTÁLAMO
NSQ  N. paraventricular
RETINA
Trato 
retinohipotlamico
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Melatonina - múltiplas ações da molécula do escuro
- Ações da melatonina: antioxidantes, modulação da sobrevivência celular e do processo inflamatório. 
 - Excelente no uso terapêutico em diversas patologias ou como adjuvantes de tratamentos, tais como doenças neurodegenerativas e cardíacas, em diabetes tipo 2, em distúrbios do sono, em degenerações relacionadas ao envelhecimento, alem do câncer de mama e melanoma.
-Outras estruturas produtoras: retina, trato gastrointestinal, medula óssea e células imunocompetentes, também já tem seu papel associado.
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MELATONINA – função: mediar a regulação dos ritmos sazonais por meio do fotoperíodo (VANECEK, 1998). 
Em mamíferos 
Ativação de receptores no eixo hipotálamo-hipófise-gônadas: secreção de gonadotrofinas, atividade das gônadas, comportamento sexual, comportamento maternal. 
Dependendo da duração do período de gestação de algumas espécies a melatonina pode estimular ou inibir o acasalamento de acordo com sinal fótico de duração do dia. 
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O ritmo de luz e a progressão de dia-noite nas 24 h de rotação da terra pode influenciar os genes do relógio:
Produção de anticorpos,	- proliferação de linfócitos,
ativação de células NK, 	- nº de células circulantes no sangue ,
expressão de genes da citocinas, seus receptores e níveis no sangue,
 órgãos linfóides como o baço e linfonodos, e também em macrófagos peritoneais, 
Os ritmos comandados pelos glicocorticóides, melatonina, adrenalina e noradrenalina e importante na sincronização da resposta imunológica em organismos saudáveis
Ritmo circadiano x sistema imunológico 
Condições de luz, estado nutricional, privação do sono, horário de maior atividade dos indivíduos, pode variar a susceptibilidade a infecções e doenças como o câncer; a progressão de doenças como a artrite reumatóide ou asma, parâmetros para o diagnóstico clínico das doenças, bem como a melhor maneira de aplicar a terapia.
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A privação de temporizadores externos (ritmo claro-escuro) não abole e nem desorganiza o ciclo vigília-sono, ainda que fique um pouco defasado. 
ACTOGRAMA
EX: pessoas mantidas em cavernas por períodos de várias semanas ou meses continuam dormindo e acordando com uma periodicidade de aproximadamente 25h! 
Relógio ambiental -temporizador externo
Marcapassos: osciladores primários, que exibem ritmicidade geneticamente determinada, auto-sustentada, endógena, mesmo na ausência de pistas temporais externas. Sincroniza-se ao claro/escuro
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Lesão no NSQ: abole o ciclo vigília-sono e vários outros ritmos
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- disfunções circadianas são associadas a complicações cardiovasculares e metabólicas em diversos segmentos da população humana. 
- trabalhadores de turnos apresentam aumento da prevalência de síndrome metabólica, aumento do índice da massa corpórea (IMC) e também de complicações cardiovasculares e câncer. 
ESSAS OBSERVAÇÕES LEVANTAM A POSSIBILIDADE DE QUE:
- o desalinhamento crônico entre os ciclos de sono-vigília, e também os de jejum-alimentação contribui para a progressão de quadros de obesidade, síndrome metabólica, hipertensão, diabetes (Frank et al., 2009). 
Pesquisas clínicas e epidemiológicas sugerem que:
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DICA 1: Faça um teste simplificado para saber qual o seu cronotipo. Questionário elaborado por Horne e Osterberg e publicado no Jornal internacional de Cronobiologia em 1976. Acesse no link abaixo.
DICA 2: Busque ler: Sex sleep eat drink dream, a day in the life of your body (Sexo dormir comer beber sonhar, um dia na vida do seu corpo), de Jennifer Ackerman. 
 
Cronobiologia: conheça as horas mais propícias pra cada atividade no seu dia-a-dia, artigo de Frederico Lobo. Disponível em
http://sendosustentavel.blogspot.com.br/2012/04/cronobiologia-conheca-as-horas-mais.html
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REFERÊNCIAS
Menna-Barreto, L. (2003). O tempo na biologia. In: Marques, N. e Menna-Barreto, L. (3 Eds.). Cronobiologia: princípios e aplicações. São Paulo: edusp. Pp 25–29.
Golombek D, Aguilar-Roblero R. (2003). Mecanismos de temporização nos vertebrados. In: Marques, N.; Menna-Barreto, L. (Orgs.) Cronobiologia: Princípios e Aplicações. São Paulo: Edusp.
SANTOS, Andriessa Aparecida et al. IX curso de inverno:Tópicos em Fisiologia Comparativa. USP. Jul. 2012
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