jueves, 14 de mayo de 2015

Neuronas que controlan el ritmo circadiano

Los neurocientíficos señalan a un tipo de células en el cerebro que controlan el reloj biológico


Podría conducir a tratamientos para el jet lag, problemas neurológicos y problemas de metabolismo, pero una solución simple es no utilizar dispositivos electrónicos antes de dormir


24 de marzo 2015

Autor: Kurzweil News
Traductora: Ana Toral





El núcleo supraquiasmático controla los ciclos de sueño-vigilia
 (De: Instituto Nacional de General Medical Sciences)


Neurocientíficos del UT Southwestern Medical Center han identificado células clave en el cerebro que controlan los ritmos circadianos de 24 horas (ciclos de sueño y vigilia), así como funciones tales como la producción de hormonas, el metabolismo y la presión arterial.

El descubrimiento podría conducir a tratamientos futuros para el jet lag y otros trastornos del sueño e incluso para problemas neurológicos como la enfermedad de Alzheimer, así como problemas de metabolismo y trastornos psiquiátricos como la depresión.

Se ha sabido desde 2001 que los ritmos circadianos son generados dentro de un área específica del cerebro llamada núcleo supraquiasmático (SCN), una pequeña región situada en el hipotálamo. Pero esa región contiene alrededor de 20.000 neuronas que secretan más de 100 neurotransmisores identificados, neuropéptidos, citocinas y factores de crecimiento, por lo que los investigadores no han sido capaces de identificar las neuronas que controlan los ritmos circadianos.

Neuromedina S: controlador maestro de los ritmos circadianos


Ahora los neurocientíficos del UT Southwestern comunican  en la revista Neuron que han encontrado "que un grupo de neuronas que expresan un neuropéptido llamado neuromedin S (NMS) son a la vez necesarias y suficientes para el control de los ritmos circadianos", según el Dr. Joseph Takahashi *, Presidente de Neurociencia y del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) en la UT Southwestern, quien ocupa la cátedra distinguida Loyd B. Sands en Neurociencias.

El Neuromedin S (NMS) es un neuropéptido - una pequeña proteína compuesta por aminoácidos- que las neuronas utilizan para comunicarse. Los investigadores encontraron en un estudio de ratón que la modulación del reloj interno únicamente en  las neuronas que producían el Neuromedin S alteraba el ritmo circadiano de todo el animal. El estudio también proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos por los que la luz sincroniza los ritmos del reloj corporal.

"Este estudio marca un avance significativo en nuestra comprensión del reloj corporal", dijo el autor principal, el Dr. Masashi Yanagisawa **, Profesor Adjunto de Genética Molecular, ex investigador del HHMI en UT Southwestern, y actual Director del Instituto Internacional de Medicina para el Sueño en la Universidad de Tsukuba en Japón.

La investigación fue cofinanciada  por el Instituto Nacional de Salud y el Instituto Médico Howard Hughes.

La exposición excesiva a la luz artificial: no utilice la TV, iPads y lectores electrónicos antes de ir a dormir


¿Que lo que está causando estos cambios en el neuropéptido? Los científicos han encontrado que la vida moderna - un ciclo de exposición inadecuada a la luz natural durante el día y la exposición excesiva a la luz artificial durante la noche - puede alterar el patrón de sueño natural del cuerpo.

La solución puede ser cambiar nuestra iluminación, dice el epidemiólogo de la Universidad de Connecticut, Richard Stevens, quien ha estado estudiando los efectos de la iluminación artificial en la salud humana durante tres décadas.

"Ha quedado claro que la iluminación típica está afectando a nuestra fisiología", dice Stevens. "Estamos aprendiendo que una mejor iluminación puede reducir estos efectos fisiológicos.

"Con esto queremos decir que es mejor tener luces mas difusas y de longitudes de onda más largas [amarillo, naranja, rojo] en la noche, y evitar el azul brillante de los e-readers, tabletas y teléfonos inteligentes."

Stevens y su coautor Yong Zhu de la Universidad de Yale explican esto en un documento de acceso abierto publicado en el British Journal Philosophical Transactions de la Royal Society B.

El documento resume lo que sabemos hasta ahora sobre el efecto de la iluminación en nuestra salud, dice Stevens. Mientras que los efectos a corto plazo pueden verse en los patrones de sueño (discontinuos), "hay cada vez más pruebas de que las consecuencias a largo plazo de esta tienen vínculos con la obesidad, la diabetes, la depresión, el cáncer de mama, y posiblemente otros tipos de cáncer."

El principal culpable son los  dispositivos electrónicos, que emiten suficiente luz azul cuando se utiliza en la noche para suprimir la hormona melatonina que induce el sueño y perturbar el ritmo circadiano del cuerpo.

(La luz azul nos despierta por la mañana, y la luz rojiza, como en una puesta de sol, nos incita a dormir.)

Un estudio reciente que compara las personas que utilizan lectores electrónicos con los que leen libros antiguos por la noche mostró una clara diferencia: los que utilizan los lectores electrónicos mostraron un retraso en la aparición de la melatonina, dijo Stevens.

"Se trata de la cantidad de luz que está recibiendo en la noche", dice Stevens. "Esto no significa que usted tiene que apagar todas las luces a las ocho de cada noche, sólo significa que si usted tiene una opción entre un e-reader y un libro, el libro es menos perjudicial para el reloj biológico de su cuerpo. Por la noche, la luz mejor, más amable con el ritmo circadiano es la más tenue y ... más roja, al igual que una bombilla incandescente ".

Stevens estaba en el panel científico cuyo trabajo condujo a la clasificación del trabajo a turnos como un "probable carcinógeno" por la Agencia Internacional de Investigación del Cáncer en 2007.

* Takahashi identificó y clonó el primer gen de mamíferos – llamado Clock-  relacionado con los ritmos circadianos. Desde entonces, el laboratorio de Takahashi ha determinado que las disrrupciones en los genes Clock y Bmal1 en ratones pueden alterar la liberación de insulina por el páncreas, lo que puede dar lugar a la diabetes, y han determinado la estructura 3-D del complejo proteína CLOCK-BMAL1, que son consideradas como  las pilas del reloj biológico.

** Yanagisawa primero identificó el importante papel que desempeña la endotelina en el sistema cardiovascular, y más tarde, con su descubrimiento de la orexina, mostró que el ciclo sueño / vigilia es controlado por un solo neuropéptido. Su laboratorio desde entonces, ha identificado numerosos receptores implicados en la regulación del apetito y la presión arterial, así como otros neuropéptidos que juegan un papel importante en la regulación del metabolismo de la energía, las respuestas al estrés, las emociones, y otras funciones.

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Resumen de: Las neuronas que producen  Neuromedin S actúan como marcapasos esenciales en el Núcleo Supraquiasmático para acoplar el reloj neuronal y dictar los  ritmos circadianos

El comportamiento circadiano en mamíferos está orquestado por las neuronas en el núcleo supraquiasmático (SCN), sin embargo, la población neuronal necesaria para la generación de la relojería sigue siendo desconocida. Hemos demostrado  que un subconjunto de neuronas que expresan el neuropéptido Neuromedin S (NMS) juega un papel esencial en la generación de los ritmos diarios en el comportamiento. Hemos demostrado que un alargamiento de plazo en las neuronas NMS es suficiente para alargar el período del Núcleo Supraquiasmático y los ritmos circadianos de comportamiento. Por el contrario, los ratones sin un reloj molecular funcional dentro de las neuronas que generan Neuromedin S, carecen de oscilaciones moleculares síncronas y ritmos diarios de comportamiento coherentes. Curiosamente, encontramos que los ratones que carecen de Neuromedin S y de su similar estrechamente relacionado, Nmu, no pierden los ritmos circadianos en vivo. Sin embargo, el bloqueo de la transmisión vesicular de las neuronas  NMS con células autónomas cuyo gen Clock está  intacto altera los mecanismos de sincronización del Nucleo supraquiasmático, revelando que las neuronas que generan Neuromedin S definen una subpoblación de marcapasos que controlan la sincronía de la red del Nucleo Supraquiasmático y  los ritmos circadianos en vivo a través de la transmisión sináptica intercelular.

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Resumen de:  La luz eléctrica, sobre todo por la noche, interrumpe la ritmicidad circadiana humana: ¿Es eso un problema?

Credit: Ana Toral
Durante los últimos 3.000 millones de años, un ritmo circadiano endógeno se ha desarrollado en casi todas las formas de vida en la que se producen oscilaciones diarias en la fisiología. Esto permite la anticipación de la salida y la puesta del sol. Esta ritmicidad fisiológica se mantiene a 24 h precisamente por el ciclo diario de luz solar y  oscuridad. Sin embargo, desde la introducción de la iluminación eléctrica, ha habido luz inadecuada durante el día en el interior de edificios para un reajuste robusto de la ritmicidad circadiana endógena humana, y un exceso de luz en la noche como para detectar una verdadera oscuridad; esto da lugar a una disrupcion circadiana y  una alteración del ciclo sueño / vigilia, la temperatura corporal, la liberación y  regulación hormonal, y los patrones de expresión de los genes en todo el cuerpo. La cuestión es hasta que grado la interrupción circadiana compromete la salud humana, y puede dar cuenta de una parte de las pandemias modernas tales como los cánceres de mama y de próstata, la obesidad, la diabetes y la depresión. A medida que las sociedades se modernizan (es decir se electrifican) estas condiciones aumentan su prevalencia. Hay una serie de pistas prometedoras sobre los mecanismos putativos y hallazgos epidemiológicos que apoyan un papel etiológico para la iluminación eléctrica en la causalidad de la enfermedad. Estos incluyen la supresión de melatonina, la expresión génica circadiana, y la conexión de la ritmicidad circadiana con el metabolismo en parte afectada por la ingesta de hierro hemo y su distribución.




Texto Original: http://www.kurzweilai.net/neuroscientists-identify-key-cell-type-in-the-brain-that-controls-body-clock