RITMOS CIRCADIANOS ANTECEDENTES Una caracterstica fcilmente observable de la vida terrestre es la ciclicidad o ritmicidad. Hay ritmicidad al girar la tierra alrededor del sol, desde hace millones de aos, con un perodo de aproximadamente 365 das, en cada uno de los cuales nuestro planeta hace una rotacin completa sobre s mismo de 24 horas de duracin. Es por todos sabido que este fenmeno afecta a nuestra vida diaria en ms o menos grado: a lo largo de estos 365 das, las condiciones atmosfricas (temperatura, luz, humedad, presin, etc.) varan segn la posicin de la tierra al sol, funcionando nuestro organismo de una manera u otra segn estas condiciones. As, en pases en los que pasan largas temporadas con poca luz (ej: pases nrdicos), el ndice de depresin es mayor que en pases mediterrneos. Por su parte, en stos tambin aumenta el nmero de suicidios en la entrada del otoo, cuando el da se acorta. De hecho, el conocimiento popular se hace tambin eco de la influencia a que estamos sometidos con los cambios cclicos que experimenta la naturaleza, a travs de dichos como "la primavera la sangre altera", etc. En pocas primitivas, el ser humano no estaba activo a la cada del sol, es decir, cuando llegaba la noche, todas sus actividades corporales disminuan por falta de luminosidad, y sus ritmos biolgicos tambin. Con el advenimiento de la luz elctrica, el ser humano comenz a extender su periodo de actividad en horas en que la luz solar ya hubo cado. Esto le permiti estar despierto y activo hasta la media noche o ms. Al extenderse el horario de vigilia, el ser humano distribuy sus actividades de modo diferente. Su actividad laboral se pudo extender hasta la noche, ya que al llegar a su hogar, contaba con luz para poder alimentarse.

RITMOS BIOLOGICOS Los ritmos biolgicos se refieren a los cambios cclicos que experimentan los distintos procesos fisiolgicos, y que ocurren regularmente en un intervalo de tiempo determinado. Segn la periodicidad de estos cambios, dividimos los ritmos biolgicos en: Circadianos: perodos de aproximadamente 24 horas (entre 20h y 28h). Ultradianos: oscilaciones menores a 20 horas de perodo. Infradianos: con perodos de ms de 28 horas. Circanuales: alrededor del ao de perodo.

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Circamareales: ritmos que dependen de las oscilaciones de las mareas. Circalunares: relacionados con los 28 das de las oscilaciones lunares. Zeirgeber o dador de tiempo: este trmino se refiere al factor ambiental sincronizador. Para el caso de los ritmos circadianos el Zeitgeber ms poderoso es la luz, o el ciclo luz oscuridad; aunque tambin la temperatura, disponibilidad de alimentos y hasta factores sociales pueden actuar como sincronizadores. Free Running o Libre Curso: este trmino se utiliza para denominar a las condiciones constantes de laboratorio, en donde el individuo estudiado se encuentra libre de factores ambientales sincronizadores. Por lo tanto los ritmos biolgicos observados se producen por causa de relojes endgenos. En estas condiciones el perodo de las oscilaciones, denominado t (tau), es ligeramente diferente al observado en condiciones naturales y el valor depende de cada especie; por ejemplo para el caso de los ritmos Circadianos, en individuos colocados en free running vemos que los perodos se alejan por encima o por debajo de 24 horas. Entrainment o sincronizacin: es el proceso por el cual el zeitgeber produce un cambio de fase (Dj) en las oscilaciones; como resultado los ritmos biolgicos dejan de tener el tau (t) correspondiente a esa especie para tener el nuevo perodo impartido por dicho zeitgeber. En la figura 2 mostramos los actogramas que ejemplifican la sincronizacin por parte de la luz, de ritmos circadianos de actividad locomotora en hmsters. PRC phase response curve o curva de respuesta de fase: el efecto sincronizador del zeitgeber, visto ms arriba, no es el mismo a lo largo de la oscilacin. Este efecto depende del momento o de la fase en que se produzca; de hecho existen brechas en donde no se dan tales efectos. Es por eso que cada zeitgeber en cada especie posee su PRC ( phase response curve). Estas se construyen dando un estmulo sincronizador, a individuos colocados previamente en free running, a diferentes tiempos a lo largo de un mismo perodo. Como resultado se obtiene un cambio de fase (Dj) diferente segn el momento en que se aplic dicho estmulo sincronizador. Estas curvas se construyen generalmente para zeitgebers de ritmos circadianos en animales. La PRC clsica muestra el efecto de la luz sobre el cambio de fase en la actividad locomotora de animales colocados en oscuridad constante QUE SON LOS RITMOS CIRCADIANOS? Se entiende por ritmos o ciclos circadianos a los que genera la luz del da o la falta de la misma en el organismo de animales, plantas y humanos. Los Ritmos circadianos son los ritmos que siguen al "reloj interno" de todos los seres vivos. Estos ritmos estarn condicionados por: Periodos cercanos a las 24 horas. Variaciones de la Temperatura. Variaciones de Luminosidad. Ritmos ambientales que posean un valor de periodo aproximado de 24 horas Los ritmos son endgenos (Ley de Aschoff)

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La palabra circadiano proviene del latn circa (alrededor de) y de diano (da), y tal y como indica por el nombre su perodo est alrededor de 1 da. Estos ritmos tienen una gran importancia adaptativa, ya que reflejan los cambios del mundo externo en el medio interno, preparando al organismo para cambios ambientales programados o predecibles. Su regulacin est mediada simultneamente por mecanismos internos y externos. En relacin al mecanismo interno o pacemaker (el que marca el paso), ste se encarga de generar las oscilaciones circadianas. En la actualidad existen numerosas evidencias que este mecanismo interno est situado en el ncleo supraquiasmtico del hipotlamo, el cual recibe informacin de la retina y de otras estructuras del sistema nervioso, controlando la ritmicidad circadiana de los parmetros fisiolgicos. Por otra parte, es importante tambin destacar el papel que tiene la glndula pineal en la regulacin de los ritmos estacionales, a travs de la secrecin de melatonina.

EL RITMO CIRCADIANO EN LOS MAMFEROS El Sistema de Sincronizacin Circadiano El Ritmo Circadiano en los mamferos estar condicionado, adems, por un sistema de sincronizacin circadiano. La funcin principal de este sistema es la optimizacin del uso de la energa y de los procesos metablicos, necesarios para el mantenimiento de la vida de un organismo. En este sentido, la mayor parte de las funciones fisiolgicas de los mamferos (es decir, el reposo y la actividad, la frecuencia cardaca, la presin arterial, etc.) muestran variaciones diarias, dependientes de un "marcapasos central", el ncleo supraquiasmtico (NSQ) que se encuentra pegado al hipotlamo, y que coordina una variedad de osciladores perifricos, localizados en la mayora de las clulas del organismo. Osciladores Perifricos Recientemente, se ha postulado que muchas clulas no nerviosas poseen tambin ritmos circadianos, y no dependeran de la regulacin del NSQ. Por ejemplo, las clulas

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hepticas responden a los ciclos alimentarios ms que a la luz. Este y otros tipos celulares que tienen sus propios ritmos se llaman osciladores perifricos. Estos tejidos incluyen: el esfago, pulmones, hgado, bazo, timo, clulas sanguneas, clulas drmicas, entre otras. Incluso el bulbo olfatorio y la prstata experimentaran oscilaciones rtmicas en cultivos in vitro, lo que sugiere que tambin seran osciladores perifricos en una forma dbil.

Diferencias entre Oscilador Principal y Perifrico La diferencia principal en el sistema de sincronizacin circadiano entre el "oscilador principal" regulado por el NSQ y los osciladores perifricos reside en su sincronizacin: la fase del marcapasos en el NSQ depende de los ciclos de luz-oscuridad, percibidos a travs de la retina, mientras que la fase de los relojes perifricos es ajustada segn seales sincronizadoras bioqumicas, especialmente aquellas generadas por los ritmos de alimentacin y ayuno.

EL RITMO CIRCADIANO EN EL FETO El ritmo circadiano humano est presente a partir de la semana 30 de gestacin. El "reloj biolgico" oscila en el feto humano debido aparentemente a seales maternas, y lo ayuda a prepararse para la vida extrauterina. Las variaciones circadianas del contenido de melatonina en la glndula pineal aparecen durante la tercera semana de vida extrauterina. Segn otros trabajos, si bien la pineal del recin nacido segrega melatonina, no se establecen cambios diurnos hasta el cuarto da de vida. Estudios recientes sugieren que el feto percibe la longitud del da a travs de la transferencia de melatonina materna. Existe una comunicacin unidireccional entre el reloj biolgico materno y el feto.

IMPORTANCIA DE LOS RITMOS CIRCADIANOS Los ritmos circadianos son importantes para determinar: Los patrones de sueo La alimentacin Actividad Hormonal Regeneracin Celular Actividad Cerebral Todos los procesos y actividades de los rganos Patologas en los rganos Desintoxicacin

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RITMO CIRCADIANO PERIFRICO O DE LOS RGANOS 23h - 01h: Vescula Biliar 01h - 03h: Higado 03h - 05h: Pulmn 05h - 07h: Intestino Grueso 07h - 09h: Estmago 09h - 11h: Bazo 11h - 13h: Corazn 13h - 15h: Intestino Delgado 15h - 17h: Vejiga 17h - 19h: Rin 19h - 21h: Pericardio 21h - 23h: Circulacin, clulas sanguneas, clulas linfticas, hormonas, etc.

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TRASTORNOS POR ALTERACIN DE LOS RITMOS CIRCADIANOS

CAUSAS: La alteracin del ritmo circadiano se puede producir por las siguientes circunstancias: 1. Sueo retrasado: aparece entre las personas que adelantan las fases del ciclo sueo-vigilia. Se despiertan y duermen con horarios coherentes aunque retrasados. Puede corregirse por s mismos, debido a que el reloj biolgico interno se adelanta naturalmente con la edad. 2. Jet-lag : es una desincronizacin debida al cambio horario que se produce al viajar a otras latitudes. Los especialistas aconsejan adaptarse siempre al horario del lugar donde se llega hasta que el reloj circadiano se recupera. 3. Turno de trabajo (shift-work): las personas que trabajan en horarios nocturnos sufren trastornos en su ciclo de sueo-vigilia que normalmente se ajustan transcurridas unas semanas desde que se recupera el ritmo normal. Las alteraciones del ritmo sueo-vigilia se producen cuando hay un desfase entre el ritmo biolgico de sueo-vigilia y el horario deseado o impuesto por las circunstancias. EFECTOS: Patologas viscerales, sntomas de fatiga, desorientacin e insomnio, desrdenes psiquitricos y neurolgicos, como el trastorno bipolar y algunos desrdenes del sueo, a largo plazo tendra consecuencias adversas multisistmicas. Particularmente en el ser humano, los ciclos circadianos, afectan numerosas funciones y no slo la del ciclo sueo vigilia. Sabemos por ejemplo que hay variaciones hormonales importantes, tal es el caso del cortisol plasmtico, a lo largo del da. TRATAMIENTO En cuanto al tratamiento de las alteraciones de los ritmos circadianos, ste comprende varias aproximaciones: Conductual: regularizacin de horarios durante toda la semana (incluido el fin de semana), concentracin del sueo en un nico episodio, desplazamiento progresivo del ciclo sueo-vigilia, y en caso de jet-lag incorporarse lo ms rpido a los horarios habituales. Farmacolgico: toma de hipnticos

TRANSTORNOS EN EL SUEO: LOS PNDULOS SIMPTICOSDesde que Michel Siffre pas dos meses en una cueva en 1962, numerosos investigadores han estudiado los ritmos circadianos en el hombre. Uno de los resultadosVicenta Macas

que se ha establecido es que, si bien casi siempre tienen un periodo de ms de 24 horas, hay importantes diferencias individuales (lo que ha llevado a hablar de cronotipos). Cuando hablamos aqu del periodo del ciclo circadiano nos referimos a su duracin propia; la que tendra aislados en una cueva (en ingls, suele llamarse Free Running Period, FRP). En las circunstancias habituales, este periodo propio se acomoda al periodo ambiente de exactamente 24 horas. Es decir, nuestro oscilador interno (la actividad orgnica) adopta el periodo del oscilador externo (el ambiente). Este fenmeno es conocido en fsica desde hace tiempo con el nombre de entrainment (que podramos traducir por arrastre o atrapamiento): siempre que se dos osciladores de frecuencia similar interaccionan, sus frecuencias acaban sincronizadas. La primera persona que describi el entrainment fue Christiaan Huygens, que observ que cuando dos relojes de pndulo se ponan cerca, ambos oscilaban en sincrona, con independencia de cmo empezaran la oscilacin. La misteriosa simpata entre los relojes desapareca cuando se alejaban (segn el DRAE: simpata: 5. f. Fs. Relacin entre dos cuerpos o sistemas por la que la accin de uno induce el mismo comportamiento en el otro).

En nuestro caso, el ciclo ambiente arrastra al ciclo fisiolgico, forzando su periodo a 24 horas. Pero aunque todos los ciclos se vuelvan as de 24 horas, no lo hacen de la misma manera. Esto puede apreciarse bien en esta figura (zeitgeber es cualquier indicacin temporales externa: aqu, la banda gris indica la noche; la oscilacin sera la de la temperatura corporal):

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Se aprecia que en las personas con un ciclo circadiano (FRP) corto, el ciclo fisiolgico queda adelantado en comparacin con las de ciclo largo. Es decir, su temperatura alcanza el mnimo antes. Pero ese mnimo ocurre dos o tres horas antes de la hora fisiolgica de despertarse. La mayora de las personas (que tienen un FRP del tipo largo) tienen ese mnimo hacia las cuatro o las cinco de la maana, y se despiertan a una hora razonable.

Pero la minora con FRP corto lleva el reloj adelantado: tienen tendencia a despertarse pronto (y a acostarse pronto). Y hay otra minora con FRP muy largo a la que el cuerpo les piede levantarse tarde (y acostarse tarde). Estos grupos son lo que se ha dado en llamar alondras y buhos, respectivamente. Resumiendo: el entrainment del ciclo circadiano con el ciclo ambiente fuerza a aqul a tener el periodo de 24 horas; pero aunque el periodo del ciclo es el mismo para todas las personas, la fase difiere segn el cronotipo: alondra / normal / buho.

LOS RITMOS CIRCADIANOS Y LA NUTRICION El organismo est regido por un gran reloj biolgico, que incluye una serie de subsistemas ordenados en lo que hoy conocemos como el biorritmo. Este complejo regulador est sintonizado con los ritmos de la naturaleza y por supuesto con los ritmos csmicos. Un elemento cardinal en estas interacciones, son los ciclos determinados por la luz, que determinan los ritmos ms conocidos por nosotros, como son los ciclos circadianos; es decir, la presencia o ausencia de luz en la retina y su consecuente estmulo sobre el encfalo, va a condicionar los complejos mecanismo de regulacin hormonal en el ciclo de 24 horas, por ejemplo el ritmo de sntesis y secrecin de melatonina. En los perodos de intensa actividad fsica, como los que se verifican durante el da bajo el estado de alerta, cuando la retina recibe el estmulo de la luz solar, los procesos de reconstruccin de tejidos, de sntesis de protenas, disminuyen al mnimo porque lo que

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est predominando es una actividad ltica de obtencin de energa, y esto se corresponde con una mayor frecuencia cardaca, mientras que durante el sueo, cuando no hay actividad muscular ni intelectual y la retina est en tinieblas, la frecuencia cardaca es mnima; es cuando tiene lugar los procesos de reconstruccin de tejidos y de sntesis proteica. En consecuencia, los perodos de alimentacin deben estar racionalmente adaptados a estos ciclos. Si por ejemplo, se ingiere un alimento inmediatamente antes de ir a dormir, el organismo se ve obligado a producir una redistribucin del flujo sanguneo hacia el lecho esplcnico y a poner en marcha toda la batera enzimtica de la digestin, cuando a esta hora este sistema debera al igual que la conciencia ir a dormir. El sueo normal debe darse en un absoluto reposo digestivo. Igualmente podemos clarificar como un verdadero atropello contra el sistema, esa nefasta costumbre de los desayunos copiosos, que se basa en el famoso aforismo popular de que se debe desayunar como un rey, almorzar como un prncipe y comer como un mendgo. A las 4:00 a.m., cuando el individuo normalmente en su vida campestre se levantaba y reciba los primeros estmulos lumnicos y entraba en el estado de vigilia-en el caso del hombre citadino, lgicamente este horario est corrido- se iniciaba un nuevo ciclo, finalizando el perodo de reparacin de tejidos, y dando paso a un perodo de eliminacin de todos los desechos del metabolismo. En este perodo que pudiramos calificar como excretor, ocurren a su vez cambios definidos en los tejidos, en la dinmica de la circulacin de substancias a travs de la matriz extracelular, de la circulacin linftica y de la funcin renal. Por esta razn, los nicos alimentos que se deben ingerir en la maana, son los que faciliten la eliminacin de estas substancias de desecho, a saber, el agua y los alimentos ricos en agua como las frutas y algunas verduras; en otras palabras, alimentos que requieran un mnimo de digestin. Pero si hacemos el desayuno copioso tradicional, forzaremos nuevamente una redistribucin del flujo circulatorio, y entorpeceremos los procesos de desintoxicacin de la matriz extracelular con los consiguientes desajustes en el reloj biolgico. De cmo la ingesta indiscriminada de alimentos en la maana puede trastornar todo el sistema, lo podemos constatar fcilmente observando la orina.

Si en el transcurso de la maana ingerimos slo fruta, observaremos una orina cristalina. Inmediatamente que hacemos una comida copiosa observaremos una concentracin y un cambio de coloracin de la misma. Esto slo nos da una idea de los cambios que tienen lugar en el rin, pero de all podemos deducir los cambios en la composicin de la sangre y de la matrix extracelular. Es por todo esto, que los procesosVicenta Macas

digestivos se deben iniciar en el ciclo intermedio que va desde las 12:00 m. a las 8:00 p.m. En un hombre citadino los procesos digestivos deben detenerse a las 10:00 p.m.; es por esto que la comida de la noche nunca debera terminar despus de las 7:00 p.m. Es importante tomar en cuenta estas recomendaciones lo que harn una vida ms saludable y con una mayor expectativa de vida. EXPERIMENTO Con el advenimiento de la luz elctrica, el ser humano comenz a extender su periodo de actividad en horas en que la luz solar ya hubo cado. Esto le permiti estar despierto y activo hasta la media noche o ms. Al extenderse el horario de vigilia, el ser humano distribuy sus actividades de modo diferente. Su actividad laboral se pudo extender hasta la noche, ya que al llegar a su hogar, contaba con luz para poder alimentarse. As es que comienza a alimentarse en una hora del da en que su metabolismo est disminuido y por lo tanto, no se queman las caloras que se consumen. Esto genera acumulacin de grasa en los tejidos, particularmente en los adipocitos de las vsceras intraabdominales (grasa mesentrica) y subcutnea abdominal y pelviana en las mujeres. En una experiencia llevada a cabo en diabticos tipo 2 con dieta controlada estrictamente, se hizo lo siguiente: ETAPA PRELIMINAR: las personas participantes llevaron a cabo una dieta sin restriccin de hidratos de carbono en horas de la tarde y de la noche e hicieron las mediciones de glucemia en ayunas y postprandial a los 150 minutos. Duracin de la observacin, 10 das. PRIMERA ETAPA: Luego de las 15:00 hs. del da, los sujetos participantes del estudio NO podan consumir hidratos de carbono. Slo podan consumir hidratos de carbono a la maana en el desayuno, media maana y almuerzo. La duracin de la primer etapa fue de 10 das. Se hicieron mediciones de glucemia en ayunas, y postprandiales a los 150 minutos en cada caso (luego del desayuno y almuerzo). SEGUNDA ETAPA: fue similar a la primera, pero se incluy mermeladas en el desayuno. Las mediciones de glucosa en sangre fueron similares. La segunda etapa dur 10 das. En las dos etapas, la restriccin de hidratos de carbono impuesta para las horas de la tarde y de la noche se extendi a panificaciones de cualquier clase, arroz, pastas, azcares, dulces, bebidas alcohlicas, gaseosas y jugos. Participaron del estudio 5 personas, tres varones y dos mujeres, todos diabticos tipo 2 con valores de HbA1 entre 5 y 6. El estudio se llev a cabo por 30 das. Se midieron adems el peso corporal, el permetro de cintura a nivel del ombligo y la estatura.

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RESULTADOS Se expresan los resultados de la glucemia en la TABLA I: TABLA I (evaluacin de la glucemia)GLUCEMIA ayunas postprandial 10:30 hs. postprandial 12:30 hs. Preliminar 0.90/1.18 0.90/1.30 1.10/1.40 ETAPAS Primera E. 0.85/1.30 0.80/1.25 0.95/1.18 Segunda E. 0.75/1.03 0.85/1.10 0.90/1.20

Los resultados, indican que a nivel de valores de glucemia, la supresin de hidratos de carbono luego del medio da, influy provocando un descenso de los valores de glucemia en ayunas, pero an ms significativo, fue que en la segunda etapa, los valores de glucemia postprandiales tendieron a mejorar notablemente hacia el descenso. TABLA II (evaluacin del peso corporal)Peso en Kg. promedio Inicio del estudio 87.500 ETAPAS Final del estudio 83 Variacin -4.59 %

Examinando el peso corporal luego de los 20 das de restriccin de hidratos de carbono en horas de la tarde y de la noche, vemos que se produjo una disminucin del peso corporal. TABLA III (evaluacin del perim. de cintura)Perimetro de cintura en cm. promedio Inicio del estudio 90 ETAPAS Final del estudio 81 Variacin -10.00 %

El permetro de cintura fue el parmetro que ms marcada reduccin produjo, en todos los casos. CONCLUSIONES DEL EXPERIMENTO

Si bien para sacar conclusiones ms contundentes es importante aplicar el estudio en un universo ms numeroso, los resultados en pacientes muy controlados tienen un valor de importancia.

La glucemia en diabticos tipo 2 se vio favorecida con una disminucin tanto de la glucemia en ayunas como la postprandial. Fue interesante que a pesar de la ingesta de

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mermeladas en el desayuno, no se modific substancialmente el valor sino que se mantuvo.

Pero tal vez lo ms importante, se produjo a nivel de la reduccin del permetro de cintura, cuya disminucin no march de la mano de la reduccin de peso, sino que fue mayor, lo cual abona la hiptesis inicial que expresa que la alimentacin con hidratos de carbono hacia la tarde y noche no es aprovechada por el organismo sino que va a formar grasas preferentemente abdominales. Estas observaciones son cruciales a la hora de disear dietas para reduccin de peso o de valores de glucemia, ya que se debe insistir en la disminucin de la oferta de hidratos de carbono en horas vespertinas y nocturnas, para reservar su ingesta slo a horas de la maana y un poco menos a la hora del medio da.

RITMOS CIRCADIANOS EN LAS PLANTAS Desde la observacin original del astrnomo de Mairan, se conoce que el movimiento de las hojas de la mimosa est controlado por el reloj biolgico. De igual manera se ha descrito que el crecimiento del hipocotilo de Arabidopsis thaliana (L.) Heynh, la especie modelo en biologa molecular vegetal, muestra ritmos circadianos (Fig. 1), aunque se desconoce el mecanismo por el que el reloj biolgico controla la elongacin de las clulas que componen este rgano de la planta. Sin embargo, la monitorizacin del crecimiento de las plantas de Arabidopsis es una tarea relativamente sencilla que ha permitido identificar muchos mutantes alterados en la longitud del periodo de este ritmo, y de esta forma ha sido posible identificar posibles componentes moleculares del reloj biolgico. El movimiento de los cotiledones es otro proceso biolgico rtmico y circadiano, el cual est generado por la elongacin diferencial de las clulas de los peciolos (Fig. 1).

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Figura 1. Ritmos circadianos en el crecimiento de una plntula de Arabidopsis. En A se muestran fotogramas de una plntula crecida previamente durante 3 das en ciclos de luz/oscuridad (12h:12h) y despus colocada en luz continua de baja intensidad. Se muestran fotogramas de las primeras 24 horas en luz continua tomadas cada 3 horas. En B se muestra la posicin relativa en pxeles de distintos rganos de la plantula mostrada en A, tales como el extremo de la raz o el hipocotilo durante 60 horas en luz continua. El movimiento de un cotiledn se obtiene restando la posicin del extremo del cotiledn a la posicin del hipocotilo.

La apertura y cierre de los estomas, y por ende el intercambio gaseosos que se produce a travs de poros, en condiciones adecuadas ocurre de manera rtmica y est controlada por el reloj biolgico. Este ltimo es el responsable de las reorganizaciones que muestra el citoesqueleto de las clulas oclusivas de los estomas, las cuales, a su vez, provocan la apertura y cierre de los poros estomticos. Por tanto, no es de extraar que la asimilacin del CO2 atmosfrico, y en algunas especies parte del ciclo de Calvin, estn controlados tambin por el reloj biolgico (Strayer y Kay, 1999). Fue tambin en las plantas donde por primera vez se describi que cambios en la expresin gnica estaban controlados por los ritmos circadianos. Los primeros genes descritos cuya expresin era regulada por el reloj biolgico fueron algunos de los

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genes claves de la fotosntesis, tales como los genes CAB que codifican para los complejos antena tipo I del fotosistema II o los genes RBCS que codifican para la subunidad pequea de la RUBISCO (Piechulla, 1999). Tambin se ha descrito que la transcripcin de genes localizados en el genoma cloroplastidial estn controlados de una forma circadiana (Harmer et al., 2001). De forma paralela se ha demostrado que muchos de los genes nucleares que participan en la fotosntesis estn controlados por el fotoperiodo y por el reloj endgeno, lo que supone una ventaja para las plantas, toda vez que el reloj biolgico es el encargado de inducir a los genes que participan en la fase luminosa antes de que amanezca y, por el contrario, comienza a reprimir estos genes antes de que anochezca, con el consiguiente ahorro energtico. Las nuevas tecnologas que han surgido para el estudio de genomas completos han permitido recientemente determinar la secuencia completa de los genomas de Arabidopsis y arroz, lo que a su vez ha facilitado analizar todos los genes hasta ahora identificados. De esta forma, ha sido posible determinar que entre el 2% y el 6% de los genes de Arabidopsis analizados estn controlados por el reloj circadiano (Harmer et al., 2000; Schaffer et al., 2001). Dos conclusiones pueden ser destacadas de estos experimentos: en primer lugar que pueden establecerse grupos de genes con similar periodo de transcripcin y que se han encontrado grupos de genes que muestran mximos de transcripcin en cualquiera de las fases del da o de la noche subjetivos; y en segundo lugar que probablemente este nmero de genes que se ha identificado bajo el control del reloj endgeno probablemente supone una subestimacin del nmero total de genes que estn controlados por el reloj circadiano (Harmer et al., 2000; Schaffer et al., 2001). Por ello que se ha sugerido que prcticamente todos los aspectos del metabolismo, y por ende de la fisiologa de las plantas, estara modulados por el reloj endgeno. Llegada de informacin medioambiental al reloj El o los mecanismos por el que el reloj percibe los cambios de temperatura o incluso el mecanismo que permite al reloj la compensacin de temperatura permanecen an desconocidos. Sin embargo, los mecanismos por los cuales la energa luminosa es percibida por las clulas, y como esa informacin es trasmitida al reloj, comienzan a ser muy bien conocidos (Devlin, 2002). En todos los sistemas biolgicos, desde cianobacterias hasta humanos, es la luz perteneciente a la regin azul del espectro luminoso la que es percibida por el reloj circadiano. Tanto en plantas como en animales son los fotorreceptores de luz azul tipo criptocromos los encargados de percibir dicha luz y transmitir la informacin al reloj circadiano (Cashmore et al., 1999). La gran diferencia entre estos sistemas es que en mamferos los criptocromos son tambin componentes integrales del reloj, mientras que en plantas nicamente parecen actuar como molculas fotorreceptoras (Harmer et al., 2001). Adems, los relojes circadianos vegetales son los nicos descritos con capacidad para percibir informacin luminosa del espectro del rojo al rojo lejano. Los fitocromos son los fotorreceptores responsables de percibir informacin en dicha regin del espectro y son los encargados de transmitir dichos estmulos luminosos a los componentes del mecanismo del oscilador circadiano (Quail, 2002).

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Mecanismo del oscilador La energa luminosa y trmica es transmitida al denominado oscilador central del reloj que, en ultima instancia, es el encargado de mantener la periodicidad temporal, lo que le convierte en el componente ms interesante de este mecanismo biolgico. En sistemas tales como cianobacterias, insectos o incluso mamferos, los componentes moleculares del oscilador central estn perfectamente definidos, si bien se observa poca similitud entre las protenas que forman parte de los respectivos osciladores. En todos estos sistemas se postula que el oscilador est compuesto por componentes positivos, protenas que regulan e inducen la expresin de otras protenas (componentes negativos) las cuales a su vez, reprimen a los elementos positivos, originndose un bucle de retroalimentacin (Fig. 2). En plantas solo recientemente se ha comenzado a identificar posibles componentes del oscilador central en Arabidopsis, y an de muchas de las protenas identificadas no se dispone de pruebas inequvocas que demuestren su funcin como componentes del mecanismo del oscilador. Las dos primeras protenas que fueron sealadas como posibles componentes de reloj circadiano en plantas fueron CCA-1 y LHY, protenas homlogas entre si que tienen como caracterstica poseer un dominio de unin al ADN tipo c-myb (Carre y Kim, 2002). La sobrexpresin de los genes correspondiente (CCA-1 y LHY) provoca arritmicidad en todos los procesos circadianos estudiados hasta el momento. Adems se han identificado mutantes nulos de los genes CCA-1 y LHY1 (es decir, plantas mutantes que carecen de las protenas CCA-1 y LHY1), y se ha observado que los dobles mutantes cca1 lhy1 presentan periodos ms cortos en la ritmicidad de diversos genes controlados por el reloj, indicando que LHY y CCA1 son componentes del oscilador central (Mizoguchi et al., 2002). El primer gen de plantas que se demostr que codificaba para un componente negativo del oscilador central fue TOC1, ya que se ha descrito que las plantas mutantes para este gen muestran periodos significativamente ms cortos en todos los ritmos circadianos estudiados, siendo la protena codificada por este gen un nuevo tipo de protena reguladora, nunca antes descrita en plantas (Strayer et al., 2000). Recientemente se ha propuesto la existencia de una regulacin recproca entre TOC1 y CCA1/LHY en el reloj de Arabidopsis. TOC1 parece participar en la regulacin positiva de la expresin de CCA1 y LHY mientras que LHY y CCA1 regulan de forma negativa TOC1, unindose a la secuencia promotora de TOC1, lo cual indicara que son componentes del oscilador central de las plantas (Alabadi et al., 2001). Un tercer tipo de mutantes alterados en el periodo de ritmos circadianos ha sido recientemente identificado, con la particularidad de que en ellos el periodo de los ritmos circadianos es ms largo, fenotipo que ha servido para nombrar a los genes que codifican para estas protenas adagio (Jarillo et al., 2001). El mutante adagio1 (tambin llamado zeitlupe) en ciertas condiciones de iluminacin es arrtmico, lo que indicara que la protena ADAGIO1 o bien sera un componente positivo del oscilador central o bien sera un intermediario entre los fotorreceptores y el oscilador. El hecho de que en el genoma de Arabidopsis existan tres genes ADAGIO muy similares podra explicar por qu los mutantes sencillos no son arrtmicos en todas las condiciones lumnicas. Se estn generando dobles y triple mutantes de estos genes que ayuden a dilucidar, de una forma precisa la funcin que cada uno de ellos tiene en el mecanismo de control de los ritmos circadianos en Arabidopsis.

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Figura 2. Representacin esquemtica del sistema circadiano en plantas. La energa luminosa del exterior es percibida por fotorreceptores como Fitocromos (PHY) y Criptocromos (CRY), si bien se desconoce el receptor de temperatura de la plantas. La informacin del exterior es transmitida al oscilador central que es el encargado de medir la longitud del periodo de diversos procesos como los que se destacan en amarillo (tiempo de floracin, movimiento de las plantas, etc) a travs del control de los procesos indicados en azul (control de la expresin gnica, etc).

Salida de la informacin desde el oscilador central Mutaciones que afectan al gen adagio3 (tambin llamado fkf1), provoca alteraciones en los ritmos circadianos, as como un retraso muy significativo en el tiempo del proceso de la floracin (Fig. 3). Algunos otros mutantes de genes que codifican para componentes del reloj biolgico tambin provocan alteraciones en el tiempo de floracin. As por ejemplo, las mutaciones toc1 provocan un adelanto en el tiempo de floracin , caracterstica que adems se encuentra en otros mutantes alterados en el reloj circadiano (tales como early flowering3 y 4), lo que demuestra que el reloj biolgico participa en el control de ritmos ultradianos, probablemente informando a la clulas correspondientes de la longitud del da y de la noche. Muy recientemente se ha

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demostrado que en Arabidopsis el reloj circadiano participa en el control de la floracin regulando el nivel de expresin de dos genes claves de este proceso como son CONSTANS y FT (Yanovsky y Kay, 2002). Y tambin recientemente se ha demostrado que CONSTANS participa en el control fotoperidico de la tuberizacin, lo cual implica que este gen, controlado a su vez por el reloj biolgico, es clave para transmitir la informacin del reloj biolgico, la cual es utilizada por la planta para el control de diversos procesos de la mxima importancia en la biologa de las plantas (Martnez-Garcia et al., 2002).

Figura 3. Tiempo de floracin de plantas de Arabidopsis mutantes de los genes adagio. Las plantas de Arabidopsis del ecotipo Columbia (Col) y de los mutantes adagio1 y 2 (ado1 y 2) florecen normalmente mientras que las plantas del mutante adagio3 (ado3), muestran un fenotipo de floracin tarda.

De todas las vas de transmisin de seales que parten desde el oscilador central, las que interviene en el control del tiempo de floracin son las mejor conocidas de plantas. Sin embargo, cabe esperar que las nuevas herramientas moleculares de las que actualmente se dispone, las mejores de ellas derivadas del conocimiento de la secuencias nucleotdica completa del genoma de Arabidopsis, permitirn en un futuro no muy lejano identificar componentes de todas las vas de transmisin de seales que parten del oscilador central del reloj biolgico y que participan en el control de multitud de procesos bioqumicos, biolgicos y celulares.

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CONCLUSIONES Los Ritmos circadianos son los ritmos que siguen al "reloj interno" de todos los seres vivos. Estos ritmos estarn condicionados por periodos cercanos a las 24 horas (circadianos), es decir, variaciones de la luz recibida durante el da, la cual es procesada por el que ncleo supraquiasmtico del hipotlamo, receptada a travs de la retina y de otras estructuras del sistema nervioso, controlando la ritmicidad circadiana de los parmetros fisiolgicos. A pesar de que los ritmos circadianos fueron identificados por primera vez en las plantas, y que tambin fue en plantas donde se demostr que los ritmos circadianos estn generados por el denominado reloj endgeno, an no se conoce con suficiente detalle este mecanismo que resulta clave en la biologa celular as como en la fisiologa y la reproduccin de las plantas. En los ltimos aos se han acumulado evidencias de mltiples procesos controlados por el reloj biolgico, si bien no ha sido hasta recientemente cuando se han identificado algunos de los componentes implicados en la percepcin de los estmulos luminosos, y cmo esta informacin es transmitida hasta el componente clave del reloj, el denominado oscilador central, generado por la sntesis y degradacin cclica de determinadas protenas. Tambin muy recientemente se han identificado los primeros mediadores en la seal que, originada en el oscilador central, permite al reloj circadiano controlar procesos con periodos anuales como son la floracin y la tuberizacin. Sin lugar a dudas en los prximos aos asistiremos a descubrimientos que nos permitirn conocer con ms detalle todos los componentes moleculares del reloj biolgico as como profundizar en las vas de transmisin de seales que permiten al reloj circadiano controlar diferentes procesos metablicos y fisiolgicos de las plantas.

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BIBLIOGRAFIAhttp://usuarios.lycos.es/dormirydescansar/introcir.htm www.alfinal.com/nutricion/ritmoscircadianos.shtml http://tenerifeosteopata.blogspot.com/2008/04/ritmos-circadianos-el-ciclo-del-da-da.html http://cmbdrtorres.galeon.com/productos895694.html http://www.revistaecosistemas.net/articulo.asp%3FId%3D234&usg=__yxb8zVeXeFYpRYz1gt UZFOKQ9Do=&h=578&w=483&sz=102&hl=es&start=5&um=1&itbs=1&tbnid=iDe5tPrwLO 3mnM:&tbnh=134&tbnw=112&prev=/images%3Fq%3Dritmos%2Bcircadianos%26hl%3Des% 26rlz%3D1T4GZEZ_esEC319EC319%26sa%3DX%26um%3D1cronos.unq.edu.ar/tutorial.htm

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