Casi todas nuestras células tienen un reloj biológico. Funciona como un despertador y lo ideal es que vayan al unísono. El problema es que la falta de sueño temporal, los turnos rotatorios de algunas profesiones o el jet lag de los viajes los desincronizan. El cerebro está despertando mientras el corazón se duerme, en un ejemplo un tanto exagerado, pero que revela como distintas células tienen distintos despertadores.
Un equipo de Países Bajos y Japón lo ha observado a ese nivel celular. Y fuera del organismo, en tejidos cultivados, decidieron buscar el punto donde salta el reloj biológico, que es la enzima quinasa. Pensaron entonces que si se ponía un interruptor a esa sustancia sería como pulsar el botón del despertador.
En efecto, lo consiguieron y acaban de publicar los resultados en Nature Communications. Pero claro, una cosa es ponerle un interruptor del sueño a unas células cultivas en placa de laboratorio y otra que estas cosas funcionen en un organismo vivo. Nuestro reloj biológico circadiano está regulado por un controlador central en el núcleo supraquiasmático, una región del cerebro directamente encima del nervio óptico. Nuestro particular meridiano de Greenwich. Y eso lo complica todo.
La luz, como interruptor del reloj biológico
La vida en la Tierra ha evolucionado en un ciclo de 24 horas de luz y oscuridad, calor y frio. «Como resultado, nuestras células están sincronizadas con estas oscilaciones de 24 horas», dice Wiktor Szymanski, profesor de Química Radiológica en el Centro Médico Universitario de Groninga, en Países Bajos.
«Cada vez está más claro que estos relojes pueden pararse en órganos o tejidos, lo que puede derivar enfermedades», añade el primer autor del estudio Dušan Kolarski. «Sabemos muy poco sobre cómo nuestras células coordinan estas oscilaciones, o cómo afectan al cuerpo si, por ejemplo, un riñón está desfasado con el resto del cuerpo», agrega.
Para estudiar estos efectos sería útil disponer de un fármaco que actúe en los relojes celulares del sueño y que pueda activarse localmente. Esto último es algo que ya han hecho antes los grupos de los profesores Szymanski y Ben Feringa en Holanda. Crearon varios compuestos, como antibióticos o medicamentos contra el cáncer, que podían literalmente encenderse y apagarse con luz.
Anteriormente, el biólogo circadiano Tsuyoshi Hirota (Instituto de Bio-Moléculas Transformativas de la Universidad de Nagoya, Japón) desarrolló un inhibidor de quinasa, llamado longdaysin, que ralentiza el reloj circadiano a un ciclo que dura hasta 48 horas. O sea, lo que Kolarski consiguió es alargar el día 24 horas más. ¿Implicó esto estarse dos días sin dormir? No.
Inventó para ese largo día un interruptor de luz. Las células despertaban y dormían alternativamente si les pegaba luz violeta o verde alternativamente. La luz, cuanto más azulada-ultravioleta, más energética. Se sabe que tiene un papel en los ritmos circadianos y la actividad de la melatonina, por ejemplo. De ahí que a algunas personas les funcione evitar pantallas azuladas de móviles o tabletas antes de irse a dormir. También que algunos investigadores recomienden farolas anaranjadas en los barrios residenciales y bombillas cálidas en las habitaciones.
Una ayudita farmacológica para el reloj biológico
No todo el mundo duerme de noche y mantiene la vigilia de día. Pero el organismo, en general, sabe cuándo empieza o acaba una jornada por los ciclos de luz. De ahí que cuando se priva de la iluminación a una persona, en las células se produce un despiste. Para ellas los días no necesariamente duran 24 horas por defecto. ¿Cómo ajustar el reloj biológico a un número de horas concretas? O lo que es lo mismo, ¿cómo ajustar la hora del despertador de las células? Jugando con luz ultravioleta y ese fármaco llamado longdaysin inventado en Japón.
Tenemos ciclos de días de 24 horas por una combinación de luz y química en nuestras células.
Junto con sus colegas de la Universidad de Nagoya, los científicos de la Universidad de Groningen mostraron cómo el ciclo de células cultivadas se extendía de 24 a 28 horas mediante el tratamiento con el derivado de la molécula longdaysin. Las células se ponen a dormir con luz verde. Devolvieron el ciclo a poco más de 25 horas y, tras despertarlas con luz violeta, sus días empezaron a durar 28 horas.
“También lo usamos en cortes de tejido del núcleo supraquiasmático del ratón”, dice Kolarski. “Las oscilaciones disminuyeron a un ciclo de 26 horas después del tratamiento durante varios días con el fármaco y volvieron a un ciclo de 24 horas después de la desactivación con luz verde”. Esto, para probar que si tenemos ciclos de 24 horas de manera natural es por una conjugación de luz y química que a veces se desregula. Ahora tenemos la llave para reajustarlo y ponerle otro número de horas.
Cambiar a las células de huso horario
Los científicos también ajustaron la fase de los ciclos en las células cultivadas: una activación de tres días con el longdaysin seguida de una desactivación con luz ultravioleta provocó un cambio en el ciclo de 24 horas de hasta seis horas. Esto es como si las células estuvieran sincronizadas con una zona horaria diferente.
Pero estos experimentos en tejidos está por ver que funcionen exactamente igual en personas. El longdaysin (sin utilizar el interruptor de luces) se ha usado con similares resultados en peces cebra. “Nos gustaría porbarlo ahora en ratones porque no tenemos por objetivo corregir el desfase horario, sino estudiar el efecto de los ‘días largos’ en la fisiología”, dice Kolarski.
Quizás tengamos en algún momento un fármaco que tomemos por vía oral pero que necesitemos combinar con la exposición a la luz de un determinado color. “De hecho, podemos alcanzar bastantes órganos con luz, por ejemplo, con un endoscopio. El tracto gastrointestinal y el sistema respiratorio son de fácil acceso, mientras que otros tejidos pueden requerir pequeñas incisiones para insertar fibras ópticas”, concluye Szymanski.
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