RITMO CIRCADIANO

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AMANDA RODRIGUES FUNÇÕES BIOLÓGICAS
RITMO CIRCADIANO
As variáveis reguladas que mudam de maneira previsível e produzem padrões de repetição, ou ciclos de mudanças, são chamadas de ritmos biológicos ou biorritmos. Entre elas, aquelas que coincidem com os ciclos claro-escuro (dia-noite) são chamadas de ritmos circadianos.
Os ritmos circadianos relacionados ao ciclo claro-escuro podem estar associados a ciclos de repouso-atividade. Esses ritmos permitem ao nosso corpo antecipar um comportamento e coordenar os processos corporais de forma adequada. É possível escutar pessoas acostumadas a jantar às 18h dizerem que não conseguirão digerir o alimento se tiverem que esperar até as 22h para jantar, pois seu sistema digestório “desligou” em antecipação ao comportamento de ir para a cama para dormir.
Os seres humanos possuem ritmos circadianos para diversas funções corporais, como a pressão arterial, a temperatura corporal e os processos metabólicos. 
relógio biológico
Os ritmos circadianos são controlados por um relógio interno no núcleo supraquiasmático do hipotálamo.
Nos mamíferos, o “relógio” principal reside em redes de neurônios localizados no núcleo supraquiasmático (NSQ) do hipotálamo, com relógios secundários que influenciam o comportamento dos diferentes tecidos.
A ciclagem do relógio biológico resulta de uma complexa alça de retroalimentação, em que genes específicos ativam e direcionam a síntese proteica. As proteínas se acumulam, desativam os genes e, então, elas mesmas são degradadas. À medida que as proteínas desaparecem, os genes ligam a síntese novamente e o ciclo reinicia. O relógio do núcleo supraquiasmático tem uma atividade intrínseca sincronizada com o meio externo, via informação sensorial sobre os ciclos de luz recebida pelos olhos.
TEMPERATURA CORPORAL
A temperatura corporal atinge o pico no final da tarde e declina significativamente nas primeiras horas da manhã.
Há essa diferença de temperatura no nosso corpo durante o período da noite, porque o nosso reflexo termorregulador baixou o valor do nosso termostato interno.
Os pesquisadores observaram que em indivíduos autodenominados “matutinos” a temperatura corporal subia antes da hora do despertar, já “pessoas noturnas” eram meio que forçadas pelos horários escolares ou de trabalho a saírem da cama, já que a temperatura corporal ainda estava no seu ponto mais baixo, o corpo ainda não estava preparado para desenvolver as atividades diárias. Em comparação, quando as “pessoas noturnas” ainda estavam bem-dispostas e trabalhando de forma produtiva até a madrugada, as “pessoas matutinas” apresentavam queda na temperatura corporal e adormeciam rápido.
SONO
Tem algumas explicações do porquê que é preciso dormir:
· Necessidade de conservar energia.
· Fugir de predadores.
· Permitir ao corpo se recompor e processar memórias. 
Algumas pesquisas mais recentes indicam que o sono é importante para a limpeza de resíduos do líquido cerebrospinal, em particular algumas das proteínas que se acumulam em doenças neurológicas degenerativas, como a doença de Alzheimer.
Com isso, dá pra relacionar o sono com a memória, alguns estudos demonstraram que a privação de sono prejudica o nosso desempenho em tarefas e testes. Mas, ao mesmo tempo, 20 a 30 minutos de “sestas (cochilo>após o almoço) poderosas” também mostrou melhorar a memória, podendo ajudar a recuperar o déficit de sono.
O sono é um estado metabolicamente ativo, porque durante o sono o encéfalo consome tanto oxigênio como quando o cérebro está acordado. O sono é dividido em quatro estágios. 
Estados de vigília 
· Muitos neurônios estão disparando, mas não de uma forma coordenada. 
· Um eletroencefalograma, ou EEG, do estado de alerta ou vigília (olhos abertos) mostra um padrão rápido e irregular, sem ondas dominantes. 
· Em estados acordados, mas em repouso (olhos fechados), no sono ou em coma, a atividade elétrica dos neurônios sincroniza em ondas com padrões característicos. Quanto mais sincrônica a atividade dos neurônios corticais, maior a amplitude das ondas.
À medida que a pessoa adormece e o estado de alerta é reduzido, a frequência das ondas diminui. 
Importância dos neurônios orexígenos na manutenção do estado de vigília
A orexina (também chamada hipocretina) é produzida por neurônios no hipotálamo. Os neurônios oregíxenos estão mais ativos durante a vigília, e quase param de disparar durante o sono de ondas lentas e sono REM. A perda de sinais orexígenos, resultante da presença de receptores de orexina defeituosos ou destruição de neurônios produtores de orexina, leva a narcoplepsia, um transtorno do sono caracterizado por sonolência excessiva durante o dia e ataques súbitos de sono que podem ocorrer mesmo quando a pessoa afetada está a falar ou a trabalhar. Os pacientes com narcoplesia também podem experimentar uma perda repentina do tônus muscular (cataplexia), que pode ser parcial ou alcançar gravidade suficiente para provocar paralisia durante o ataque. 
As duas principais fases do sono são: o sono de ondas lentas e o sono do movimento rápido dos olhos. 
O sono de ondas lentas 
(também chamado de sono profundo ou sono não REM)
É indicado no EEG pela presença de ondas delta, de alta amplitude, ondas de baixa frequência e de longa duração que se espalham pelo córtex cerebral.
O sono do movimento rápido dos olhos (REM) 
Tem um padrão de EEG mais próximo ao de uma pessoa acordada, com ondas de baixa amplitude e alta frequência. 
funções fisiológicas importantes do sono
Até mesmo restrições moderadas de sono por alguns dias podem degradar o desempenho cognitivo e físico, a produtividade global e a saúde da pessoa.
O sono causa dois tipos principais de efeitos fisiológicos: primeiro, efeitos no sistema nervoso e, segundo, efeitos em outros sistemas funcionais do corpo.
A vigília prolongada está em geral associada ao funcionamento anormal do processo do pensamento e, algumas vezes, pode causar atividades comportamentais anormais. Estamos todos familiarizados com o aumento da lentidão dos pensamentos que ocorre no final de um dia de vigília prolongada e, além disso, a pessoa pode ficar irritável ou até psicótica após vigília forçada. 
O sono restaura, de muitas formas, tanto os níveis normais da atividade cerebral, como o “equilíbrio” normal entre as diferentes funções do sistema nervoso central.
Várias funções foram postuladas ao sono, incluindo (1) maturação neural; (2) facilitação do aprendizado e da memória; (3) cognição; (4) eliminação dos produtos metabólicos de resíduos produzidos pela atividade nervosa no cérebro desperto; e (5) conservação de energia metabólica.
o principal valor do sono é o de restaurar o equilíbrio natural entre os centros neuronais.
SONO REM (SONO PARADOXAL, SONO DESSINCRONIZADO)
· Em noite normal de sono, é comum que episódios de sono REM, durando de 5 a 30 minutos, apareçam em média a cada 90 minutos nos adultos jovens. 
· Quando a pessoa está extremamente sonolenta, cada episódio de sono REM é curto e pode até estar ausente. 
· Por sua vez, à medida que a pessoa vai ficando mais descansada com o passar da noite, a duração dos episódios de sono REM aumenta.
· A atividade do encéfalo inibe os neurônios motores que se dirigem para os músculos esqueléticos, paralisando-os. As exceções a esse padrão são os músculos que movimentam os olhos e os que controlam a respiração. 
· O controle das funções homeostáticas é deprimido.
· A temperatura do corpo diminui, aproximando-se da temperatura ambiente. 
· É período que ocorre a maioria dos sonhos. Os olhos movem-se atrás das pálpebras fechadas, como se acompanhassem a ação do sonho. Normalmente, as frequências cardíaca e respiratória ficam irregulares, o que é característica dos sonhos.
· As pessoas são mais propensas a acordar espontaneamente nos períodos de sono REM.
· Ocorre em episódios que ocupam aproximadamente 25% do tempo de sono dos adultos jovens
· Não é restaurador.· O cérebro fica muito ativo no sono REM, e o metabolismo cerebral global pode estar aumentado por até 20%. O eletroencefalograma (EEG) mostra padrão de ondas cerebrais semelhante ao que ocorre durante o estado de vigília. Esse tipo de sono, por isso, é também chamado sono paradoxal, porque é um paradoxo em que a pessoa possa ainda estar dormindo, apesar dessa grande atividade cerebral.
SONO DE ONDAS LENTAS
· A maior parte do sono, durante cada noite.
· Durante essa fase, as pessoas ajustam a posição do corpo sem comando consciente do encéfalo.
· É restaurador.
· É excepcionalmente relaxante e está associado às diminuições do tônus vascular periférico e a muitas outras funções vegetativas do corpo. 
· Por exemplo, nele há diminuição de 10% a 30% da pressão arterial, da frequência respiratória e no metabolismo basal.
Embora o sono de ondas lentas seja chamado “sono sem sonhos”, pode ocorrer sonhos e até mesmo pesadelos. A diferença entre os sonhos que ocorrem no sono de ondas lentas e os que ocorrem no sono REM é que os do sono REM são associados à maior atividade muscular corporal, e os sonhos do sono de ondas lentas usualmente não são lembrados, pois não acontece a consolidação dos sonhos na memória.
RUPTURA DO RITMO CIRCADIANO
A ruptura do ritmo circadiano, como ocorre quando há alternância de turno de trabalho ou jet lag, pode levar a prejuízos na saúde física e mental. Os transtornos do sono, depressão, depressão sazonal, diabetes e obesidade vêm sendo relacionados com anormalidades dos ritmos circadianos. Jet lag, que ocorre quando as pessoas viajam para locais com fuso horário diferente e mudam seus ciclos, é uma manifestação do efeito dos ritmos circadianos no funcionamento diário. Pra ajudar com isso, tratamentos com melatonina e exposição à luz natural no novo local são os únicos que mostram ter qualquer efeito significativo sobre o Jet lag.
CICLAGEM ENTRE OS ESTADOS DE SONO E DE VIGÍLIA
Quando o centro do sono não está ativado, os núcleos mesencefálico e reticular pontino superior ativador são liberados de sua inibição, o que permite que os núcleos reticulares ativadores fiquem espontaneamente ativos. Essa atividade espontânea, por sua vez, excita tanto o córtex cerebral, como o sistema nervoso periférico e ambos mandam inúmeros sinais de feedback positivo de volta para o mesmo núcleo reticular ativador para ativá-lo ainda mais. Consequentemente, após o início do estado de vigília, ele tem tendência natural de se manter por si só, devido a essa atividade de feedback positivo.
Então, após o cérebro permanecer ativado por muitas horas, os neurônios do sistema ativador ficam fatigados. E aí, o ciclo de feedback positivo entre o núcleo reticular mesencefálico e o córtex desaparece, e os efeitos promotores do sono (dos centros de sono) tomam conta, levando à transição rápida da vigília de volta para o sono.
RITMO CIRCADIANO DA SECREÇÃO DE CORTISOL 
As intensidades secretoras de cortisol, o hormônio do crescimento, são altas no início da manhã, mas baixas no final da noite, durante o sono. O nível plasmático de cortisol varia de um máximo de aproximadamente 20 mg/dL, uma hora antes do despertar pela manhã, até o mínimo de cerca de 5 mg/dL, por volta da meia-noite. Esse efeito é resultado de uma alteração cíclica de 24 horas nos sinais do hipotálamo que provocam a secreção de cortisol. Quando a pessoa altera seus hábitos de sono, o ciclo se altera. Portanto, as medidas dos níveis sanguíneos de cortisol só são significativas quando elas são relacionadas ao momento do ciclo em que foram feitas.
Se forem coletar uma amostra da concentração de cortisol às 9h da manhã pode ser duas vezes mais elevada do que a concentração em uma amostra coletada no início da tarde. Então, se um paciente tem uma suspeita de anormalidade na secreção hormonal, é importante saber o horário que foi verificado. Porque uma concentração considerada normal às 9h da manhã pode ser muito alta para as 14h da tarde. 
Uma estratégia para evitar erros devido essas flutuações circadianas é coletar informação ao longo de um dia inteiro e calcular um valor médio para as 24 horas. Por exemplo, a secreção do cortisol pode ser monitorada indiretamente pela medição de todos os metabólitos do cortisol excretados na urina em 24 horas.
ESTRESSE
Ele é um importante modulador dos neurônios do hipotálamo e da glândula hipófise, ou como estresse metabólico (p. ex., hemorragia, inflamação) ou como estresse emocional (p. ex., medo, ansiedade). 
Grandes estresses físicos ou cirúrgicos descontrolam o relógio circadiano e causam um padrão persistente e exagerado de liberação hormonal que mobiliza os combustíveis endógenos, como a glicose e ácidos graxos livres, disponibilizando-os para órgãos fundamentais. Por outro lado, os processos de crescimento e de reprodução são suprimidos. Além disso, citocinas liberadas durante respostas inflamatórias ou imunológicas, ou em ambas, regulam diretamente a liberação de hormônios hipotalâmicos de liberação e hormônios hipofisários.
secreção de vasopressina
Em adultos, a secreção de vasopressina também apresenta um ritmo circadiano, com secreção aumentada durante a noite. Como resultado desse aumento, menos urina é produzida durante a noite do que durante o dia, e a primeira urina excretada pela manhã é mais concentrada.
liberação da melatonina pela glândula pineal
Glândula Pineal (Epífise)
· Mede de 5 a 8 mm e pesa cerca de 150 mg.
· Localiza-se posteriormente ao terceiro ventrículo, sobre o teto do diencéfalo.
· Revestida pela pia-máter.
· Tecido conjuntivo com vasos sanguíneos e fibras nervosas não mielinizadas.
· Terminações axonais com vesículas que contém norepinefrina.
· Dois tipos de células: Pinealócitos e Astrócitos.
· Forma uma ligação neuroendócrina entre o núcleo supraquiasmático e vários processos fisiológicos que requerem o controle circadiano.
· Tem função de integrar os sistemas neuroendócrino reprodutivo imunológico, ela é o centro de controle desses sistemas.
· Ela que acaba respondendo pelo controle dos processos de produção e utilização de energia.
· É ela que permite que nosso corpo decodifique, se ajuste e responda aos estímulos vindos do meio externo e ao mesmo tempo também fazer esse mesmo processo aos estímulos do meio interno.
· Responde a estímulos luminosos que são recebidos pela retina, transmitidos ao córtex cerebral e retransmitidos à pineal por nervos do sistema simpáticos. 
· Ela sintetiza o hormônio melatonina pelo neurotransmissor serotonina, o qual tem o triptofano como precursor.
· A síntese de melatonina é inibida pela luz e marcadamente estimulada pelo escuro.
· Ela precisa sofrer um ciclo que responde e obedece ao ciclo circadiano, e quando inicia a escuridão e se está em um ambiente sem iluminação artificial. Os pinealócitos sob a ação da escuridão recebem um estímulo positivo e começa a sintetizar a melatonina (n-acetil-5-metoxitroptamina).
Melatonina
· Às vezes é chamada de “hormônio do sono”, pois sua secreção aumenta à noite.
· Produzida pela glândula pineal.
· É indutor do sono em espécies diurnas, como o ser humano.
· Uma de suas funções é disparar mecanismos que adaptem o nosso organismo ao dia e a noite, e as diversas estações do ano.
· A retroalimentação de melatonina ao núcleo supraquiasmático ao amanhecer ou ao anoitecer também pode ajudar a disparar o relógio dia-noite do núcleo supraquiasmático de 24 a 25 horas.
· A enzima considerada limitante para a síntese de melatonina é a N-acetiltransferase.
· A melatonina pode transmitir a informação de que a noite chegou, e as funções corporais são reguladas de acordo.
· Chegando por volta de 22h 23h, se atinge um pico de produção máxima da melatonina cerebral. E essa elevação da melatonina noturna é fundamental pra colocar a glândula pineal pra descansar.
produção de melatonina
Só acontece durante a noite, porque quando a luz entra em contato com a retina do olho, estimula os receptores que temos no olho que vão levar informações para o núcleo supraquiasmático, localizado no hipotálamo. O núcleo supraquiasmático temfunção inibitória sobre a glândula pineal, então não vai haver produção de melatonina. Ele vai mandar informações inibitórias para o núcleo paraventricular.
Já quando não há luz natural, nem artificial, o núcleo supraquiasmático não entra em ação, então ele não vai mandar informação inibitória para o núcleo paraventricular, que vai levar informações para uma região na medula espinal chamada núcleo pós-ganglionar simpático. Essa região vai mandar informações através de fibras noradrenérgicas para a glândula pineal, e através de muitas reações químicas têm a produção da melatonina. Tendo a produção de melatonina a gente vai entrando em estado de sonolência e consegue dormir bem.
Em animais noturnos, exemplo rato, a melatonina vai trazer um estado de alerta.
referências
SILVERTHORN, D. U. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
HALL, John Edward. Guyton & Hall tratado de fisiologia médica. 13.ed. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2021. 1176. p.
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