Un estudio argentino revela los mecanismos que regulan la comunicación de diferentes grupos de neuronas del reloj biológico. En el futuro, el hallazgo podría favorecer el diseño de estrategias para abordar su disfunción.

La alteración del reloj biológico se asocia con el desarrollo de ciertos tipos de cáncer, enfermedades cardíacas, diabetes tipo 2, infecciones y obesidad.

La investigación, desarrollada por la jefa del Laboratorio de Genética del Comportamiento de la Fundación Instituto Leloir, Fernanda Ceriani, y otros científicos del CONICET, se realizó en moscas Drosophila melanogaster.

“Mucho de lo que hoy se sabe sobre cómo opera el reloj biológico en mamíferos proviene de experimentos en Drosophila”, destacó Ceriani.

Y agrega que este modelo “ofrece innumerables ventajas, no sólo por la cantidad de herramientas y el conocimiento disponible, sino además, por su simpleza, ya que facilita descubrir la lógica con la que opera la red neuronal circadiana”.

Remodelación circadiana

En el año 2008, un estudio realizado por Ceriani había propuesto que cada grupo de neuronas del reloj biológico cumplía un papel acotado y específico para lograr la organización temporal de la actividad diaria: el sueño, la vigilia y otros procesos.

Para ello, se realizaron experimentos enfocados en la red circadiana de la mosca Drosophila. A través de la iniciativa se descubrió que uno de los grupos funcionales de neuronas del reloj biológico, las llamadas neuronas ventrales laterales pequeñas SLNVS (según sus siglas en inglés) o “M”, remodela sus conexiones o sinapsis a diario.

Sin embargo, el nuevo trabajo encabezado por la investigadora manifiesta que el mismo proceso ocurre con otro tipo de neuronas reloj: las dorsales laterales LNDS (según sus siglas en inglés) o “E”. 

“Lo que mostramos es que la remodelación circadiana no está limitada a un solo grupo de neuronas reloj, sino que parece ser una propiedad más general que modula la comunicación entre grupos de relojes”, indicó Ceriani.

De este modo, la remodelación circadiana constituye una modificación diaria en las conexiones neuronales. Es el resultado de la interacción de diversas neuronas y no solo de algunas específicas. Esta modificación influye en la regulación del sueño y la vigilia, entre otras funciones.

Características del reloj biológico

La red circadiana (o reloj biológico) de la mosca Drosophila está compuesta de 150 neuronas organizadas en grupos funcionales. Estos grupos se encargan, de manera sincronizada, de regular una amplia gama de procesos metabólicos, fisiológicos y comportamentales para que ocurran en los momentos más adecuados del día.

Ceriani y su equipo descubrieron que las sinapsis de las neuronas “E” del reloj biológico se arman y desmantelan a lo largo del día. “Le pudimos asignar una función a esa remodelación, y es que permite liberar un neurotransmisor llamado acetilcolina, que favorece la comunicación entre las neuronas”, explicó la científica.

El estudio proporcionó detalles del diálogo entre los dos grupos funcionales de neuronas reloj: las células “E” (que controlan el pico actividad de la tarde) y las células “M” (que controlan el pico de actividad de la mañana). Se analizó, asimismo, la retroalimentación de unas y otras en momentos específicos del día. “Es una cinta sin fin, como la sucesión de días y noches”, expresó Ceriani.

En las últimas décadas, se han publicado cientos de trabajos que subrayan el beneficio para la salud que implica tener un reloj alineado con los ciclos naturales.

Se ha mostrado que, tanto en animales de laboratorio como en humanos, la disrupción crónica de los ritmos endógenos se asocia a una mayor susceptibilidad a ciertos tipos de enfermedades, desde obesidad y diabetes hasta cáncer y depresión estacional.

“Desentrañar cómo funciona la red circadiana y cómo regula toda nuestra fisiología es esencial para ver de qué manera se puede limitar la desincronización”, concluyó Ceriani.

De este modo, el descubrimiento resulta fundamental para diseñar tratamientos para trastornos asociados con la disfunción de reloj biológico.