Quantas vezes você dormiu tarde da noite e precisou acordar muito cedo, se sentindo exausto no outro dia? Ou trabalhou tanto no dia anterior que perdeu a hora de se levantar no dia seguinte? Você é uma pessoa que tem uma rotina com horários para tudo ou não tem o costume de realizar atividades na hora certa? Você se concentra melhor em qual período do dia? E por que dormir e se alimentar na hora errada pode nos deixar vulneráveis a sintomas fisiológicos preocupantes?
É tudo uma questão de tempo! A vida está em movimento permanente. Todos os animais, incluindo humanos, plantas e microrganismos mudam conforme a hora do dia, o clima, as estações do ano, e a partir de suas interações sociais (quando existem). O tempo é uma dimensão fundamental da vida, que conta a história da diversidade de organismos e permite que eles se adaptem às variadas condições em que vivem.
Para lidar com o tempo e as flutuações ambientais, a evolução trabalhou para que mecanismos conhecidos como relógios biológicos fossem capazes de orquestrar nossas atividades fisiológicas dia e noite, mensalmente e anualmente. Ajustem os seus relógios, pois hoje vamos falar um pouco sobre esse mecanismo essencial da vida!
A vida é feita de ciclos
Todos os organismos apresentam algum tipo de oscilação em seu comportamento, seja através das interações com o ambiente ou, de forma mais restrita, da regulação de suas funções orgânicas. A descoberta de que existe um mecanismo fisiológico que marca o tempo é antiga. Os primeiros estudos mais detalhados foram realizados pelo historiador Andróstenes de Thasos, 325 a.C, que descreveu que as folhas do tamarindo se movimentavam de forma periódica ao longo do dia.
Somente dois mil anos depois, em 1729, que o astrônomo francês Jean Jacques de Mairan trouxe a mesma observação em folhas da planta sensitiva heliotrópica (uma espécie de Mimosa). A novidade do experimento foi que ele colocou essa planta em um ambiente totalmente escuro, isolado de ciclos de luz e escuro, e, mesmo assim, a planta continuava a movimentar suas folhas de forma periódica. Na época, o astrônomo comentou a seguinte frase: “A sensitiva sente o sol, mesmo sem vê-lo.”
Foi aí que os cientistas começaram a desconfiar que existia um mecanismo interno nos organismos, um relógio biológico, que era capaz de marcar o tempo em condições variáveis de forma cíclica, mas que se mantinha funcionando também em condições constantes. E os estudos começaram a se expandir para outros organismos, incluindo humanos.
Loucura nas cavernas
Você passaria dois meses sozinho e isolado em uma caverna, sem relógio e luz solar? Pois é, foi o que o geólogo francês Michel Siffre inventou de fazer em 1962, no intuito de observar como seu corpo reagiria sem a presença de fatores ambientais cíclicos. Ele ficou aproximadamente 58 dias em uma caverna com temperatura (0º C) e umidade constantes (100%). Quando foi retirado da caverna, ele tinha perdido a noção do tempo, achando que haviam se passado 25 dias e seu corpo tinha se adaptado a um ciclo de 48 horas, onde ele ficava acordado por 36 horas e dormia por 12 horas.
Esse experimento demonstrou que mesmo na ausência de ciclos ambientais, o relógio biológico não parava de marcar o tempo, mas realizava um novo ajuste para manter o ritmo das atividades biológicas. E a ousadia de M. Siffre não parou por aí! Em 1972 ele retornou às cavernas para passar 206 dias isolado novamente, e comprovou mais uma vez que seu relógio biológico conseguia ditar ritmos.
Tanto o primeiro quanto o último experimento foram muito dolorosos para M. Siffre. De algum modo, o seu relógio se ajustou às condições em que ele se submeteu, mas esse ajuste trouxe ao pesquisador complicações diversas como a perda de memória, ataques de pânico, depressão, letargia, insônia e alucinações. Nesse vídeo, vocês podem conferir o momento em que ele é resgatado da caverna após 206 dias isolado.
Cronobiologia: o tique-taque dos organismos
A partir da noção da existência dos relógios biológicos, surgiu um novo campo multidisciplinar denominado Cronobiologia, responsável por estudar a organização temporal dos seres vivos. Os termos ciclo circadiano ou ritmos circadianos foram adotados para se referir aos eventos fisiológicos e comportamentais que ocorrem de forma periódica num período de 24 horas. Mas em que região do nosso corpo ocorre o mecanismo de gerar ritmos circadianos?
Em mamíferos, incluindo a nossa espécie, o centro de controle dos ritmos circadianos está localizado em uma região do sistema nervoso central denominada núcleo supraquiasmático, a qual corresponde a uma porção do hipotálamo. Nessa região, existem neurônios específicos que recebem informações sensoriais, principalmente de luminosidade, de órgãos como a retina. Esses neurônios conseguem gerar informações em períodos específicos do dia, que são enviadas para os outros tecidos do corpo para que determinados comportamentos fisiológicos ocorram na hora certa.
Essas informações podem ser transmitidas através da síntese e liberação de hormônios em períodos específicos do dia ou através da comunicação entre as inervações dos neurônios com outros tecidos periféricos. Dessa forma, o relógio central tem a função de sincronizar as atividades metabólicas do restante do corpo, regulando os ciclos de sono, a secreção de hormônios como a melatonina (hormônio do sono), a temperatura corporal, o ciclo celular, a necessidade de se alimentar ou realizar as atividades fisiológicas, e até o comportamento (humor, alerta, letargia, etc).
Hoje, sabemos que nem todos os tecidos são totalmente dependentes das informações enviadas pelo sistema nervoso central para sincronizar o seu metabolismo. A epiderme é bastante sensível às variações de temperatura e luminosidade, e os ritmos de funcionamento de suas células podem ser regulados de forma independente. Mas você ainda deve estar se questionando como um neurônio ou outro tipo de célula gera os ritmos metabólicos. A resposta está nos genes do relógio, um grupo de genes que são ativados ou inibidos em determinados períodos do dia. Ou seja, no intervalo do dia em que eles estão ativos, esses genes codificam proteínas que ajudam a regular o funcionamento de determinadas vias metabólicas. O mecanismo no qual os genes do relógio atuam é muito conservado, ou seja, eles próprios se auto regulam para conseguir controlar a presença ou ausência de suas proteínas em períodos determinados do dia.
Uma boa sincronia para um ritmo saudável
Até aqui, nós podemos perceber, de forma clara, a grande importância do relógio biológico em orquestrar todas as nossas atividades fisiológicas. Como vivemos em um ambiente natural cheio de oscilações diárias, quanto melhor sincronizados estão os nossos ritmos circadianos com o ambiente, mais saudáveis estaremos. Diversos estudos já demonstraram como a alteração dos ritmos biológicos ou ruptura destes contribuem para o surgimento de diversas doenças crônicas e comórbidas.
Os ritmos circadianos desajustados podem contribuir para diversas condições neurológicas como a depressão, a ansiedade,a deficiência cognitiva e a insônia. A seguir, algumas das principais doenças e alterações associadas à mudanças dos ritmos circadianos:
1 – Alzheimer: além da doença afetar o ciclo de sono dos indivíduos comprometidos, um estudo demonstrou que os macrófagos necessitam estar com ritmos circadianos ajustados para conseguir digerir a proteína Amilóide-beta 42, a qual se acumula no cérebro e atua na progressão da doença.
2- Câncer: o próprio surgimento de um tumor desregula os ritmos circadianos das células, o que contribui para a progressão do câncer. Ao mesmo tempo, uma falta de sincronização das nossas células saudáveis pode também contribuir para o surgimento da doença.
3- Obesidade e diabetes: o comportamento alimentar e o padrão de sono de uma pessoa podem afetar os ritmos circadianos e afetar o metabolismo das células contribuindo para ambas as patologias.
4 – Depressão: a falta de sincronização dos ritmos biológicos com os ciclos de luz diários pode contribuir para o aparecimento da depressão. Pessoas com depressão apresentam o ciclo circadiano fora de sintonia com os horários do dia.
Para nós seres humanos, o comportamento social tem uma implicação muito grande no modo como ajustamos o nosso relógio biológico. As diferentes configurações que adotamos no ambiente de trabalho, nossas escolhas alimentares e a realização de atividades ao longo do dia podem gerar ritmos fisiológicos que fogem da harmonia adequada que o nosso organismo necessita naturalmente, o que chamamos de jet lag social. Além disso, evidências já demonstram que pequenas variações em alguns nucleotídeos dos genes do relógio contribuem para definir a personalidade temporal de um indivíduo, ou seja, o seu cronótipo.
Tratamentos para resgatar os ritmos biológicos
O conhecimento dos mecanismos que orquestram os ritmos circadianos tem permitido que os cientistas atuem em diversos campos para solucionar problemas, principalmente na área da saúde. Atualmente, tratamentos baseados na cronoterapia visam administrar medicamentos em períodos específicos do dia, em que estes possam atingir sua maior eficácia em determinados tecidos, baseado no perfil metabólico de tal doença ao longo de 24 horas.
Outros tipos de tratamento são baseados na administração de hormônios em períodos específicos do dia, para indivíduos que apresentam um desbalanço na produção desses. Um exemplo muito atual é o uso de medicamentos à base de melatonina, para tratar problemas de insônia, embora existam controvérsias a respeito do seu uso. A terapia baseada na exposição de pacientes a diversos tipos e intensidades de luz (branca, azul, vermelha) também está em alta e podem auxiliar na regulagem dos ritmos circadianos.
A cronobiologia se tornou um campo de interesse amplo que apresenta questões socioeconômicas importantes para a nossa espécie. Entender que nosso organismo funciona de forma temporal traz possibilidades para que a indústria farmacêutica e a medicina proponham métodos para garantir uma melhor harmonia do nosso relógio através de tratamentos personalizados. Além de tudo, estar ciente de que um relógio biológico com ritmos adequados promove uma boa saúde, nos traz reflexões sobre como a nossa sociedade se organiza temporalmente, quais as complicações disto e que propostas podem ser feitas para que as atividades diárias sejam mais compatíveis com os nossos ritmos biológicos.
Cite este artigo:
ABREU, F. C. P. Relógios Biológicos: que horas são? Revista Blog do Profissão Biotec, v.9, 2022. Disponível em: <https://profissaobiotec.com.br/relogios-biologicos-que-horas-sao/>. Acesso em: dd/mm/aaaa.
Referências
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FOER, Joshua. Caveman: an interview with Michel Siffre. Cabinet Magazine, v. 30, 2008.
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SILVEIRA, Evanildo. Engrenagens do tempo. Disponível em: https://revistapesquisa.fapesp.br/engrenagens-do-tempo/ Acesso em 10 de maio de 2022.
Fonte da imagem de destaque: Flickr.
