Relojes biológicos o circadianos
      Si bien todos hemos oído alguna vez la expresión "reloj biológico" o "reloj circadiano", generalmente ésta estaba asociada a la fertilidad femenina o al momento de la toma de decisión por parte de la mujer para acceder a la maternidad. Pero, en Cronobiología (del Griego Khronos, tiempo; Biología), el reloj biológico es el reloj interno que sincroniza nuestro comportamiento, metabolismo y fisiología con el medio ambiente y se manifiesta a través de los ritmos circadianos. El reloj biológico se caracteriza por seguir funcionando aun en condiciones de aislamiento total, donde los organismos están privados de señales ambientales que puedan informarles del tiempo. A pesar de que el organismo se encuentre completamente aislado, sigue manteniendo el horario de dormir, despertarse, comer, etc., aunque desfasándose paulatinamente con respecto al tiempo externo. A este fenómeno se le conoce como "libre curso", y es una propiedad inherente de los relojes biológicos y se debe a que el período de funcionamiento del reloj biológico no es exactamente 24 horas sino que más bien varía entre 20 y 28 horas, dependiendo del organismo estudiado. De allí el nombre circadiano (del Latín circa, alrededor; dies, día; "cercano a un día"). Por ende, el reloj biológico toma las señales temporales ambientales todos los días para sincronizarse y entrenarse y así funcionar con ciclos de 24 horas como los del medio ambiente.

¿Cómo desarrollamos el reloj biológico?
      En la historia del desarrollo y evolución de la vida en la Tierra, los seres vivos estuvimos expuestos desde un comienzo a cambios cíclicos ambientales. La rotación anual de la Tierra alrededor del Sol sumado a la rotación de la Tierra sobre su propio eje determina un patrón repetitivo de iluminación y temperatura al cual todos los seres vivos estuvimos y estamos expuestos. Cuando hablamos de cambios ambientales diarios nos referimos a aquellos que son consecuencia de la rotación de la Tierra alrededor de su eje y así se manifiesta lo que conocemos como el día y la noche. Mientras que cuando hablamos de cambios estacionales nos referimos a aquellos que son consecuencia de la combinación de factores: la rotación de la Tierra alrededor del Sol y la inclinación del eje de rotación de la Tierra y así se manifiestan las 4 estaciones (primavera, verano, otoño e invierno).
      Es así que la Tierra, rotando sobre su eje en forma diaria y rotando alrededor del Sol en forma anual mantiene a todos los organismos vivos sujetos a ciclos muy predecibles de iluminación y temperatura entre otras cosas. Esta repetición de ciclos estimuló a los organismos a desarrollar un mecanismo capaz de percibir estas variaciones y utilizarlas como fuente de información. Con el tiempo este mecanismo evolucionó en un sistema interno de registro temporal, el reloj biológico.

¿Cómo funciona el reloj biológico?
      Básicamente, el reloj biológico procesa la información temporal del ambiente, ajusta su hora y distribuye esa información temporal en el organismo. Así, los seres vivos pueden anticiparse a los cambios cíclicos ambientales adaptando su fisiología para maximizar el aprovechamiento de recursos y asegurar su supervivencia.
      Más específicamente, el reloj biológico es un oscilador endógeno autosostenido que se encuentra en el cerebro, en una región bien delimitada del hipotálamo llamada núcleo supraquiasmático. Desde allí envía señales al resto del organismo, para sincronizar nuestro comportamiento, sueño, metabolismo y fisiología con el medio ambiente, manifestándose a través de los ritmos circadianos. Si bien el reloj biológico es capaz de generar ritmos, su valor funcional reside en su capacidad de sincronizarse con los ciclos ambientales, y de esta manera entrenarse acoplando su oscilación con las funciones orgánicas de manera que éstas se presenten en armonía entre sí y con el ambiente.

¿Cómo puede el reloj biológico mantener registro del tiempo?
      Científicos de todo el mundo trabajan para contestar esta pregunta. En un comienzo se creyó que el reloj biológico era sólo una estructura anatómica, localizado en el hipotálamo de los mamíferos. Sin embargo, con el avance de la Ciencia y el desarrollo de nuevas tecnologías se descubrió que en realidad casi todas las células del cuerpo poseen una versión miniaturizada del reloj biológico, llamado reloj molecular. En este caso, las "piezas del reloj" o "engranajes" son proteínas específicas denominadas proteínas "reloj", que al interactuar entre sí mantienen un registro interno del tiempo a nivel celular. Este hallazgo permitió establecer la naturaleza genética del reloj ya que la información para la síntesis de las proteínas reloj estaba codificada en el ADN.
      Las células del núcleo supraquiasmático del hipotálamo que constituyen el reloj biológico central también contienen este reloj molecular. En realidad, casi todas las células de nuestro organismo expresan las proteínas reloj y por lo tanto tienen un reloj molecular funcional.
      Pero si casi todas las células tienen un "mini-reloj", entonces  ¿cuál es la función de un reloj central? Simple: la de coordinar o sincronizar los "relojes periféricos". Los seres humanos y los mamíferos en general, dependemos de fotorreceptores especiales en las retinas de los ojos para captar o percibir la luz ambiental, pero esa información no es distribuida a todas las células en forma directa, sino por el contrario enviada al reloj central, quien la procesa y envía señales acoplantes que mantienen los relojes moleculares de las células sincronizadas entre sí y con el medio ambiente.
      Es así que el reloj biológico sincroniza nuestro organismo para eficientizar nuestra fisiología y metabolismo a la vez que modula nuestro comportamiento.

¿Qué son los ritmos circadianos?
      Mientras que el reloj biológico es el encargado de procesar la información temporal del ambiente y traducirla en una señal temporal interna (distribuida por el sistema nervioso y el endócrino), los ritmos circadianos son la manifestación "visible" o "medible" y cumplen la función de manecillas del reloj.
      La manifestación, o ritmo circadiano, más comúnmente asociada al reloj biológico son los ciclos de sueño/vigilia. La regulación de nuestro descanso es una función importante del reloj que nos ayuda a recuperarnos del desgaste metabólico, fisiológico y psicológico producido durante nuestra actividad diaria. La interrelación entre el reloj biológico y el sueño, aun esta siendo estudiada y numerosos trabajos de investigación de salud mental y depresión conectan al reloj biológico con el sueño.
Otros ritmos circadianos caracterizados incluyen los ritmos de temperatura corporal, los ritmos de secreciones hormonales (melatonina, cortisol, hormona de crecimiento, etc.), el sistema inmunitario, etc. Todos estos ritmos son afectados cuando alteramos drásticamente nuestras rutinas de descanso lo cual puede traer aparejados consecuencias graves a nivel de la salud.

“Casi todas las células del cuerpo poseen una versión miniaturizada del reloj biológico, llamado reloj molecular”.

¿El reloj biológico funciona de la misma manera en todas las personas?
      Básicamente sí. Pero pequeñas diferencias en el reloj biológico de las personas determinan las preferencias diurnas o cronotipos. Existen 3 cronotipos: alondras, neutros y búhos. Los individuos tipo alondra muestran una tendencia a levantarse y acostarse temprano, prefieren desarrollar sus tareas en horas de la mañana y el pico del ritmo de temperatura, de desempeño físico y mental ocurre en horas tempranas. Los individuos tipo búho son opuestos a lo anterior. Se levantan y acuestan más tarde, eligen horarios vespertinos para sus trabajos, y el pico del ritmo de temperatura ocurre más tarde.
      Los individuos tipo neutros son un intermedio entre los dos anteriores. Cabe destacar que sólo el 10% de la población corresponde a los cronotipos alondra o búho, siendo la gran mayoría neutros.

¿Existen enfermedades que involucren al reloj biológico?
      Por supuesto que las hay, y son consideradas dentro del grupo de enfermedades del sueño intrínsecas de desórdenes del ritmo circadiano. Una de ellas, el "síndrome de fase de sueño adelantado" cuyas siglas en Inglés son ASPS (Advanced Sleep Phase Syndrome) es un desorden en el cual el mayor episodio de sueño está adelantado en relación al tiempo ambiental. Se caracteriza porque el individuo básicamente se acuesta y levanta inusualmente temprano. Manifiesta síntomas de somnolencia vespertina y nocturnos en donde la mayoría de la gente aún está activa de manera que se duerme pronto, mientras que se despierta mucho más temprano de lo normal, en la madrugada, sin poder volver a conciliar el sueño.
      Cuando se permite al individuo mantener su propia rutina de sueño, muestran una cantidad normal de sueño, sólo con fase adelantada. Este síndrome es más frecuente en la tercera edad.
Otra de ellas es el "síndrome de fase de sueño atrasado", cuyas siglas en Inglés son DSPS (Delayed Sleep Phase Syndrome). El DSPS es un desorden del horario de descanso. Las personas con DSPS tienden a dormirse a horarios muy tardíos a la noche y tienen problemas para levantarse en la mañana para ir a trabajar, a la escuela, etc.
      El DSPS es de los más comunes entre la población general y clínica. Se caracteriza por la inhabilidad de caer dormido y despertarse en horarios convencionales. El comienzo del sueño ocurre usualmente mucho después de medianoche y el final del periodo de sueño (si se los dejar dormir libremente) es después del mediodía. Si a los individuos con DSPS se los obliga a retirarse a descansar en horarios tempranos o convencionales esto les gatilla insomnio. DSPS generalmente exhibe desórdenes de personalidad y de depresión asociados al cuadro.
      Sin embargo, el más conocido por todos es el Síndrome del jet-lag es un grupo de síntomas que resultan de la alteración del patrón de sueño. Se originan como consecuencia de vuelos transmeridianos de larga duración que resultan en una desincronización transitoria entre el tiempo interno marcado por el reloj biológico y el tiempo externo marcado por el ambiente. Eventualmente, el reloj biológico se reajusta, pero este proceso toma tiempo, no es inmediato.
      Â¿Cómo describir al jet-lag? Los síntomas se pueden resumir como un “malestar general” que incluye: disrupción del patrón normal de sueño (somnolencia durante el día e insomnio durante la noche), menor grado de concentración y alerta, irritabilidad, desorientación y trastornos gastrointestinales. Asimismo, el jet-lag esta relacionado a una menor productividad, mayor incidencia de trastornos emocionales y mayor incidencia de errores y accidentes.
      Pero no solamente los viajeros sufren la desincronización del reloj biológico, también lo sufren los trabajadores rotativos, pero en este caso la desincronización es repetitiva. Esta cronicidad resulta en una mala adaptación fisiológica consecuencia de la adquisición de malos hábitos alimenticios (comer a deshoras), ciclos de sueño/vigilia alterados (descansan en horarios circadianos inadecuados), tendencia al sedentarismo y alteraciones de las rutinas sociales, se alteran los ciclos hormonales, hay un aumento de riesgo de obesidad, diabetes, enfermedades cardiovasculares, cáncer y un incremento de estrés mental, ansiedad y depresión.

La importancia de mantenernos sincronizados:
      De todo lo expuesto hasta aquí podemos decir que nuestra vida social, trabajo y estudios, están regidos por relojes y calendarios; mientras que nuestra fisiología, metabolismo, ciclos de sueño/vigilia, etc. son regidos por el reloj biológico. La coherencia entre el tiempo externo o ambiental y el interno o biológico nos ayudan a mantener nuestras funciones orgánicas y nuestras mentes en equilibrio y por ello es muy importante mantener rutinas que respeten el tiempo ambiental externo y así nos mantendremos sincronizados.

Bibliografía de consulta:
-Dunlap, J.C.; Loros, J. J. and DeCoursey, P. J. (Eds). Chronobiology: Biological Timekeeping. Sinauer Associates, Sunderland, MA, 2004.
-Golombek, D (Compilador).Cronobiología humana. Ritmos y relojes biológicos en la salud y en la enfermedad. Colección Biomedicina Universidad Nacional de Quilmes. Universidad Nacional de Quilmes Ediciones, 2002.
-Moore-EDE, M. C.; Sulzman, F. M. and Fuller, C. A. The Clocks That Time Us, Physiology of the Circadian Timing System. Harvard University press, 1982.

*Bioquímico (UNT). Doctorado y postdoctorado en Biología (Universidad de  Vanderbilt). Docente Investigador de la Universidad Nacional de Jujuy.