Interrelación entre luz, ciclos circadianos y fisiología

Sánchez Almaraz, Daniel Andrés; Pérez Olvera, Ofelia; Aguirre García, María Magdalena; Sánchez Almaraz, Daniel Andrés; Pérez Olvera, Ofelia; Aguirre García, María Magdalena

doi:10.36716/unitepc.v8i2.83

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Revista Científica de Salud UNITEPC

versión impresa ISSN 2520-9825

Revista UNITEPC vol.8 no.2 Cochabamba dic. 2021

https://doi.org/10.36716/unitepc.v8i2.83

ARTÍCULOS REVISIONES

Interrelación entre luz, ciclos circadianos y fisiología

Interrelation between light, circadian cycles and physiology

Inter-relação entre luz, ciclos circadianos e fisiología

Daniel Andrés Sánchez Almaraz¹
http://orcid.org/0000-0003-1304-3926

Ofelia Pérez Olvera¹
http://orcid.org/0000-0003-2394-4269

María Magdalena Aguirre García¹
http://orcid.org/0000-0001-8696-9995

^¹División de Investigación. Facultad de Medicina, UNAM.Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez. Unidad de Investigación UNAM-INC. Ciudad de México; México.chillon_15@yahoo.com.mx

Resumen

Los ritmos circadianos modulan prácticamente todos los procesos fisiológicos en los mamíferos y estos al estar sincronizados con sus ritmos circadianos garantizan su salud. Obviamente una alteración circadiana puede ser el origen de una amplia gama de enfermedades. La invención de la luz artificial provocó muchos beneficios a nuestra sociedad moderna, sin embargo, los ciclos circadianos ya no solo fueron afectados por la luz natural del día y la oscuridad de la noche, sino también por la luz artificial, la cual puede provocar disturbios en estos. El propósito de esta revisión es dar una visión general de la interrelación entre la luz-ritmos circadianos-fisiología. No se busca profundizar en ninguno de estos aspectos, pues la información es bastante amplia y no sería práctico ponerla en una publicación de este tipo. Se seleccionó la información relacionada con el tema desde la más clásica hasta la más actual.

Palabras clave: Luz; Ciclos circadianos; Mamíferos; Fisiología

Abstract

Circadian rhythms modulate practically all physiological processes in mammals and It being synchronized with their circadian rhythms guarantee their health Obviously a circadian alteration can be the origin of a wide range of diseases. The invention of artificial light brought many benefits to our modern society, however circadian cycles were no longer only affected by natural day light and darkness at night, but also by artificial light, which can cause disturbances in these. The purpose of this review is to give an overview of the interrelationship between light-circadian rhythms- physiology. It does not seek to delve into any of these aspects, since the information is quite extensive and it would not be practical to put it into a publication of this type. Information related to the topic was selected from the most classic to the most current.

Keywords: Light; Circadian cycles; Mammals; Physiology

Resumo

Os ritmos circadianos modulam, praticamente, todos os processos fisiológicos nos mamíferos e estes, ao estarem sincronizados com os seus ritmos circadianos, garantem a sua saúde. Obviamente, uma alteração circadiana pode ser a origem de uma ampla gama de doenças. A invenção da luz artificial provocou muitos benefícios à nossa sociedade moderna, sem dúvida, os ciclos circadianos já não só foram afetados pela luz natural do dia e a escuridão da noite, senão também pela luz artificial, a qual pode provocar distúrbios nestes. O objetivo desta revisão é fornecer uma visão geral da inter-relação entre a luz-ritmos circadianos-fisiologia. Não buscamos nos aprofundar em nenhum destes aspectos, pois as informações são bastante amplas e não seria prático colocá-las em uma publicação deste tipo. Selecionou-se a informação relacionada ao tema, desde a mais clássica até a mais atual.

Palavras-chave: Luz; Ciclos circadianos; Mamíferos; Fisiologia

Introducción

Los ritmos circadianos modulan casi todos los procesos fisiológicos de los mamíferos y son una característica de estos ¹^,⁷. La retina es la estructura que utilizan los mamíferos⁴^,⁸^,¹¹ para percibir la luz ¹². El NSQ está regulado por la luz por medio del tracto retinohipotalámico ²^,¹³^-¹⁶. El NSQ sincroniza los relojes periféricos en varios órganos entre sí y con el tiempo externo ¹⁰^,¹⁷. La estructura molecular del reloj circadiano en los mamíferos comprende varios genes ¹⁸^-²⁰. Los relojes circadianos intervienen en procesos endocrinos, locomotores, metabólicos y del sueño-vigilia en los mamíferos (10).

Para cada especie el proceso circadiano garantiza que todos eventos bioquímicos, fisiológicos y de comportamiento, así como la sincronización del sueño y vigilia sucedan en el momento adecuado ²¹. La exposición a un estímulo de luz durante la fase de oscuridad en la noche altera el reloj circadiano ya sea adelantándolo o retrasándolo dependiendo de la intensidad y el tiempo que dure esta señal luminosa ²². La presencia de luz artificial en la noche ha originado que los ciclos de luz natural se hayan alterado ²³. La luz en la noche puede afectar los ritmos circadianos ²⁴^-²⁶.

Metodología

El 97% aproximadamente de las referencias bibliográficas fueron obtenidas de la página de internet PubMed cuya propietaria es la National Library of Medicine de los Estados Unidos; para el resto de las referencias se utilizó el buscador Google. Como criterio de inclusión se le dio preferencia a las referencias que tenían menos de 10 años de su publicación y aquellas que rebasaban este margen y fueron incluidas fue en virtud de su vigencia y valioso aporte a esta revisión. El tema fue desarrollado en 6 partes (Reproducción, Glucosa, metabolismo y obesidad, Salud mental, IV Sueño. Sistema inmune y Alergia y Cáncer) con la finalidad de darle una distribución lo más sistemática posible.

Desarrollo

Reproducción. La luz es importante para la fisiología de los animales, ya que regula los ritmos circadianos y aspectos reproductivos ¹³. El fotoperíodo es importante para la reproducción de los ratones de laboratorio recomendándose cualquiera de los 2 fotoperíodos siguientes: 12 horas de luz y 12 horas de oscuridad ²⁷^,³¹ o el otro de 14 horas de luz y 10 de oscuridad ²⁸^,³¹.

Cuando la luz llega a la retina se inhibe la síntesis de melatonina ³²^,³⁵ y se origina la producción de otra serie de hormonas. Una de estas hormonas es la prolactina ³². La secreción de prolactina está influenciada por el ritmo circadiano, el cual oscila con los periodos luz-oscuridad y sueño-vigilia ³⁶. Unas de las funciones principales de la prolactina es intervenir en la regulación del crecimiento de la glándula mamaria ³⁷, la lactogénesis (37,38) y la galactopoyesis ³²^,³⁹, también participa en la reproducción ⁴⁰. La prolactina es secretada en el lóbulo anterior de la hipófisis y está regida por varios agentes ³⁶. El agente inhibidor más importante de la prolactina es la dopamina, que es un neurotransmisor. Los agentes estimuladores de la prolactina son el factor liberador de tirotrofina (TRH) y la oxitocina. Los agentes estimuladores e inhibidores están influenciados por el sistema nervioso central y también por los periodos sueño-vigilia, luz-oscuridad, así como del mismo modo por la actividad sexual ⁴¹.

La interrupción en el ritmo circadiano afecta la función reproductiva también debido a que altera la secreción de melatonina la cual participa en el desarrollo folicular, en la calidad de los ovocitos, en la ovulación, así como en la salud y desarrollo fetal ⁴². Experimentos en modelos murinos que utilizaron ratones sometidos a cambios repetidos del ciclo Luz-oscuridad, mostraron un aumento del apareamiento no productivo y una disminución de los embarazos a término ⁴³.

Se ha relacionado el trabajo de turnos nocturnos con trastornos reproductivos tales como endometriosis, ciclo menstrual alterado, disminución de la fecundidad, infertilidad, abortos, partos prematuros y bajo peso al nacer ⁴⁴.

Glucosa, metabolismo, obesidad. La prolactina participa en la diferenciación de islotes pancreáticos y proliferación de células β ⁴⁵^,⁴⁹, así como en la distribución y regulación de tejido adiposo ⁵⁰^,⁵¹.

La melatonina participa en la homeostasis de la glucosa, la secreción de insulina y el metabolismo energético ⁵².

La glándula pineal produce melatonina durante las horas de oscuridad ⁵³^,⁵⁵. La melatonina sincroniza las funciones de los órganos del cuerpo, células y tejidos en relación con el medioambiente ⁵⁴^,⁵⁶^,⁵⁷. Las consecuencias del ciclo alterado de melatonina con la interrupción cronológica del fotoperíodo, así como las alteraciones de la melatonina producida en el tracto gastrointestinal se han relacionado con una variedad de patologías, incluidas desde luego las que comprenden tanto el estómago como el intestino ⁵⁸.

La interrupción circadiana crónica es un factor de riesgo para la presentación de enfermedades metabólicas ⁵⁹. La desincronía de la red del reloj circadiano promueve el aumento de peso y altera la homeostasis de la glucosa en ratones ⁶⁰. Cuando durante la noche que debe haber oscuridad hay presencia de luz se producen alteraciones en la glucosa, así como aumenta la presentación de obesidad y síndrome metabólico tanto en humanos como en animales ⁶¹. En las personas el aumento a la exposición de luz durante la noche dentro de sus hogares está relacionado con obesidad, niveles de triglicéridos altos y desequilibrio en el colesterol ⁶².

Salud mental. La contaminación con luz tenue de los alojamientos de los roedores durante la fase de oscuridad puede provocar depresión y ansiedad, lo cual puede afectar el resultado experimental ⁶³^,⁶⁴. El comportamiento animal también se ve afectado por la intensidad luminosa del ambiente ¹³^,⁶⁵. El fotoperíodo en la vida temprana influye en la astrogénesis en el hipocampo y puede relacionarse con determinados tipos de comportamientos en la edad adulta en los ratones ⁶⁶. Además de los efectos en el sistema circadiano, la luz posnatal también inducirá cambios a largo plazo en el sistema de estrés, el eje Hipotalámico-Pituitario-Adrenal (HPA) y la regulación del estado de ánimo ⁶⁷.

La exposición adecuada de luz azul a pacientes con Alzheimer o demencia favorece el cuidado debido a que aumenta su actividad en el día y en la noche incrementa su tiempo de sueño ⁶⁸. En personas que sufren demencia, su tiempo de sueño nocturno se incrementó considerablemente después que estas fueron expuestas durante semanas a la luz brillante de la mañana o a la de todo el día ⁶⁹. En humanos la luz puede ser usada para tratar problemas en piel, depresión e ictericia (70,71).

Sueño. La luz artificial en la noche reduce la duración del periodo de sueño en humanos ⁷²^,⁷⁴. El sueño y la vigilia pueden afectarse con la exposición a la luz artificial en la noche sin verse obligatoriamente afectados los ritmos circadianos ⁷⁵^,⁸⁰.

Cuando el ciclo de sueño / vigilia y el sistema de sincronización endógeno están desincronizados, numerosas hormonas se alteran, lo que puede ocasionar problemas para la salud ⁸¹. La disritmia circadiana crónica aumenta la mortalidad en ratones viejos ⁸².

Sistema inmune y alergia. La prolactina es estimulante del sistema inmune ³². La interrupción de los ciclos circadianos asociada con los desfases de horario provoca una desregularización del sistema inmune innato ¹. El reloj circadiano regula varias funciones en los macrófagos, una de ellas es la secreción de citocinas una vez que son expuestos a LPS ⁸³^,⁸⁵. El mecanismo circadiano en las células dendríticas puede colaborar con el equilibrio Th1/Th2 ⁸⁶.

El reloj circadiano es un poderoso regulador de la respuesta alérgica ⁸⁷. Las alteraciones en el ciclo luz/oscuridad están relacionadas con el desarrollo de alergia alimenticia ⁸⁸.

Cáncer. La exposición a ciclos de luz artificial aumenta la predisposición a padecer cáncer ⁸⁹.

Los trabajadores que les toca laborar en turno nocturno están provocando en ellos una alteración circadiana por lo cual son considerados como personas con riesgo probable de desarrollar cáncer en diversos órganos tales como próstata, pulmón, colon, etc. ⁹⁰^,⁹².

Se ha observado altos índices de cáncer en personas cuyo trabajo implica tomar vuelos (azafatas, pilotos) los cuales están asociados a descompensación horaria lo que ocasiona disturbios en su ritmo circadiano endógeno ⁹³^,⁹⁵. Existe la posibilidad que otro tipo de factores influyan en la presentación de cáncer en estas personas con este tipo de trabajo tales como la radiación ionizante y los turnos de trabajo nocturnos ⁹³. Sin embargo, no es tan erróneo que la descompensación horaria favorezca el cáncer, ya que se han hecho estudios de esta condición utilizando ratones con tumores como modelo, a los cuales se les aplicaba una descompensación horaria en forma crónica lo que provocaba un aceleramiento de la progresión del tumor, así como un incremento de su crecimiento en comparación con ratones con tumores que tenían un ritmo circadiano normal ⁹⁶^,⁹⁷.

Discusión y Conclusiones

De toda la literatura revisada no se encontró alguna que mencionara que no existe interacción entre los ritmos circadianos, la luz y los procesos fisiológicos de los mamíferos ¹^,⁷^,¹⁰. Tanto el hombre como los animales pueden disfrutar de los beneficios de un ritmo circadiano adecuado ¹³^,²¹^,⁸⁷, así como de las consecuencias cuando este no está equilibrado ¹^,⁴²^,⁴⁴^,⁵⁸^-⁶⁰^,⁸¹^,⁸²^,⁸⁸^,⁹⁰^,⁹⁷. Parte de este desequilibrio se originó con el descubrimiento de la electricidad ⁹⁸^,⁹⁹. Si bien esta trajo muchos beneficios también acarreó desajustes en los procesos fisiológicos de los seres vivos ²²^,²⁶^,⁶¹^-⁶⁴^,⁷²^,⁸⁰^,⁸⁹. Solo queda por hacer lograr una mejor adaptación e integración de los dos mundos, el artificial (luz no natural) y el natural (los seres vivos y luz natural) para poder alcanzar un estado de salud integral.

Es totalmente determinante la interrelación que existe entre ritmos circadianos, la luz y la fisiología de los mamíferos. Como lo pudimos comprobar en esta revisión. Investigaciones futuras reafirmarán este hecho pues descubriremos procesos biológicos que son influenciados por los ritmos circadianos y la luz y que en la actualidad desconocemos.

Conflicto de interés

Los autores declaramos que no existe conflicto de interés en la elaboración de este trabajo.

Agradecimientos

Los autores agradecen al Dr. Arturo Alfredo Wilkins Rodríguez, a la Dra. Alma Reyna Escalona Montaño y a Leticia Sánchez Gómez por su asesoría en la redacción de este documento.

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Recibido: 10 de Junio de 2021; Aprobado: 30 de Julio de 2021

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