¿Por qué los humanos son más activos durante el día que en la noche? Resolviendo el misterio del ritmo de vida: el "reloj celular resistente" que sostiene la diurnidad humana.

¿Por qué los humanos son más activos durante el día que en la noche? Resolviendo el misterio del ritmo de vida: el "reloj celular resistente" que sostiene la diurnidad humana.

Es más fácil que nos enfermemos si continuamos con "trasnochar". Por el contrario, al exponernos a la luz del sol matutina y estar activos, nos sentimos mejor; esta sensación es común para muchas personas. Pero, ¿por qué los humanos son diurnos, es decir, despiertan durante el día y duermen por la noche? Si seguimos la historia evolutiva, se dice que los primeros mamíferos evitaban el día, cuando los dinosaurios dominaban, y eran principalmente nocturnos. Sin embargo, algunas líneas, incluidos los humanos, han realizado la transición de "volver al día" de manera independiente varias veces. Un estudio que sugiere fuertemente que la respuesta a este antiguo enigma no está en el "cerebro" sino en las "células" ha sido reportado.


Las diferencias entre ser diurno o nocturno no podían explicarse solo por el cableado del cerebro

En el centro del ritmo circadiano, hay un "reloj maestro" en el cerebro. Sin embargo, entre los animales nocturnos y diurnos, no hay una gran diferencia en el funcionamiento básico de este reloj maestro. Por eso, "cómo se realizó la transición a ser diurno" ha sido un desafío. El estudio actual mostró que la diferencia crucial no está en los circuitos cerebrales, sino en cómo las "células individuales", incluidas las periféricas, responden a las señales internas del entorno corporal que fluctúan a lo largo del día.


Las pequeñas fluctuaciones internas mueven el reloj de las células

Dentro de nuestro cuerpo, la temperatura, el equilibrio de fluidos corporales (osmolalidad), el estado nutricional, etc., fluctúan ligeramente en un ciclo de 24 horas. El equipo de investigación consideró que estas "pequeñas variaciones diurnas" físicas y químicas afectan las reacciones químicas dentro de las células y la síntesis y modificación de proteínas, lo que lleva a que las células interpreten "ahora es de día/noche".


Lo interesante aquí es que, incluso si se les da el mismo "ciclo diurno de temperatura", las células derivadas de animales diurnos y nocturnos pueden tener un desfase (cambio de fase) en direcciones opuestas en su reloj circadiano. Es decir, aunque el estímulo parece el mismo desde el exterior, el "significado" que las células reciben difiere entre los tipos diurnos y nocturnos.


Los protagonistas son mTOR y WNK: "el comandante del metabolismo" se vincula con la preferencia de la franja horaria

El estudio destacó dos vías de señalización como el núcleo que produce la diferencia. Una es mTOR (objetivo mecanicista de la rapamicina), que es el "comandante metabólico" de la célula, supervisando la síntesis de proteínas y otros procesos según el estado nutricional y energético. La otra es WNK (sin lisina), conocida como una red involucrada en la regulación del equilibrio de iones y osmolalidad. Se observó que las células humanas y de ratón cambian la síntesis de proteínas y la actividad enzimática "de manera diferente/a veces en direcciones opuestas" en respuesta a los cambios de temperatura, sugiriendo que hay una diferencia en la sensibilidad de mTOR y WNK detrás de esto.


El punto aquí es que es fácil pasar por alto si solo observamos el "reloj circadiano". No es que los engranajes del reloj sean diferentes entre los tipos diurnos y nocturnos, sino que la forma en que los sistemas sensores de metabolismo y fluidos corporales responden a los engranajes es diferente. Como resultado, incluso con las mismas fluctuaciones diurnas, los individuos que son ventajosos para estar activos durante el día y aquellos que son ventajosos para estar activos durante la noche se separan, formando tal imagen.


Las células diurnas son "fuertes ante las fluctuaciones de temperatura" = un reloj celular robusto

Además, como punto clave del artículo, se informa que las células diurnas son "robustas" frente a los cambios de temperatura en cuanto a la síntesis de proteínas, fosforilación y el momento del reloj circadiano. En otras palabras, es posible que el reloj celular diurno esté diseñado para ser menos susceptible a las fluctuaciones de temperatura y osmolalidad.


Esta "robustez" tiene sentido para la transición a ser diurno. Durante el día, tanto la temperatura exterior como el nivel de actividad tienden a fluctuar, y es más probable que ocurran la alimentación, el ejercicio y la respuesta al estrés. Si se va a estar activo en un período de tiempo tan ruidoso, es ventajoso tener un mecanismo en el que las funciones básicas de la célula no se vean afectadas por las fluctuaciones.


Las huellas de la evolución genética: mTOR y las redes relacionadas han "cambiado rápidamente"

El equipo de investigación también realizó un análisis comparativo del genoma, informando que en los mamíferos diurnos, los grupos de genes incluidos en las redes como mTOR y WNK muestran una "evolución más rápida de lo normal". La transición a ser diurno no solo cambió la preferencia de comportamiento, sino que también requirió "ajustar a nivel genético" la fisiología básica de las células, lo que lleva a esta interpretación.


Y el golpe decisivo: al suprimir mTOR en ratones nocturnos, se vuelven más "diurnos"

Esto ya es bastante estimulante, pero hay un experimento aún más profundo. Al intervenir para suprimir la actividad de mTOR en ratones nocturnos, las células, tejidos y comportamientos se desplazaron hacia la dirección diurna. El artículo menciona que al reducir la función de mTOR a través de un tratamiento basado en la dieta, el tiempo de actividad se desplazó hacia el día.


Por supuesto, es peligroso concluir rápidamente que "los ratones se volvieron completamente diurnos". El comportamiento involucra múltiples factores como la luz, los depredadores, la sociabilidad y la eficiencia energética. Aun así, el experimento mostró la importancia de que la sintonización de las señales metabólicas dentro de las células puede influir en la "preferencia de la franja horaria de actividad" de los animales.


Implicaciones para la medicina: promoviendo la "medicina circadiana" que aprovecha el tiempo

Una de las razones por las que este estudio está recibiendo mucha atención es su conexión con la medicina. La efectividad y los efectos secundarios de los medicamentos pueden variar según la hora del día, y la medicina circadiana, que optimiza el "cuándo" del tratamiento, está ganando atención. mTOR es un objetivo importante en el desarrollo de fármacos, la investigación del cáncer y la investigación metabólica, y puede servir como un puente entre la biología del tiempo y la clínica. En la explicación del lado de MRC, se indica claramente la sugerencia de que el momento del tratamiento afecta la efectividad en ciertas áreas.


Sin embargo, también hay puntos de precaución. mTOR es multifuncional, y no es simplemente una cuestión de "suprimirlo para estar saludable". Los efectos de la intervención en otras funciones fisiológicas y la seguridad a largo plazo son problemas diferentes. El valor del estudio no está en proponer métodos de salud simplistas, sino en concretar el mecanismo por el cual las vías básicas de las células se vinculan con el comportamiento de la franja horaria.


Un punto de conexión inesperado con el cambio climático: "El cambio en la franja horaria de actividad" sacude los ecosistemas

El artículo y el anuncio de UKRI mencionan el cambio climático como otra implicación. Si la temperatura cambia, las señales diurnas que las células reciben también pueden alterarse. Además, si se rompe la correspondencia entre la disponibilidad de alimentos (presas) y el entorno externo, los mamíferos pueden cambiar su franja horaria de actividad. Si muchas especies cambian su franja horaria de actividad, las relaciones de depredación, polinización, competencia, etc., pueden cambiar en cadena, afectando el equilibrio del ecosistema, lo que plantea tales preocupaciones.


Reacciones en redes sociales: en la comunidad de expertos es tema de conversación como "material de libro de texto" y "efectivo para la medicina circadiana"

Entonces, ¿cómo fue recibida esta historia en las redes sociales? Más que un gran revuelo, parece que primero ha surgido una reacción en la comunidad de investigadores y áreas cercanas.


Por ejemplo, uno de los autores presentó la investigación en LinkedIn, transmitiendo el mensaje de que "las diferencias entre el día y la noche están grabadas a nivel de células individuales" y advirtiendo sobre la extrapolación de la investigación entre especies. También mencionó el interés en usar tecnología de microfluidos para controlar de manera precisa el entorno celular en el tiempo, llevando las fluctuaciones diurnas más cercanas a la realidad al sistema experimental.


En la sección de comentarios, se pueden ver voces como: ① "Es importante ya que la discusión sobre cómo el momento afecta la eficacia de los medicamentos está en auge", ② "Realmente parece que podría estar en los libros de texto", ③ "¿Podría esto llevar a intervenciones para el insomnio o la vigilia?". Todas estas indican que el interés se centra no solo en la curiosidad general, sino en la medicina circadiana, la investigación traslacional (la dificultad de trasladar conocimientos de animales a humanos) y la posibilidad de intervención.


¿Se puede cambiar el "yo nocturno"? — Puntos que los lectores deben llevarse

Lo primero que muchos piensan al leer este artículo es: "Entonces, ¿puede mTOR cambiar mi tendencia a ser nocturno?" Sin embargo, la investigación no proporciona inmediatamente "técnicas de vida". La afirmación actual es más bien una actualización de la visión del mundo, en la que los factores que determinan si uno es diurno o nocturno están profundamente arraigados no solo en los estímulos de luz o el reloj del cerebro, sino también en el diseño de los sensores metabólicos y de fluidos corporales de las células.


En otras palabras, el ritmo humano no es algo que se pueda manejar solo con "determinación" o que se pueda describir solo con "horas de sueño". La temperatura corporal, la nutrición, la osmolalidad, la síntesis de proteínas: estas "actividades celulares modestas pero fundamentales" finalmente dibujan el contorno del comportamiento de "cuándo estar activo". Sobre esto se acumulan las elecciones evolutivas, y nos hemos convertido en criaturas diurnas.


Y ahora hemos entrado en una era de cambios ambientales rápidos. Si cambian la temperatura y la estacionalidad de los alimentos, también se tambalearán los supuestos diurnos que las células leen. Comprender el mecanismo del interruptor de día y noche puede ser una pista no solo para la salud humana, sino también para considerar el futuro de los ecosistemas. — El hecho de que "despertar durante el día" sea algo tan preciso y sensible al entorno puede ser el mayor hallazgo de este estudio.


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