RITMOS BIOLÓGICOS (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biología - 4º curso
Asignatura Models d'Integració Fisiològica
Año del apunte 2016
Páginas 18
Fecha de subida 12/04/2016
Descargas 14
Subido por

Vista previa del texto

RITMOS BIOLÓGICOS_______________________________ Ejemplo 1: Cortisol y Melatonina Nos despierta el cortisol. Hay un pico a las 6 de la mañana. Hay un ciclo diario circadiano que nos hará expresar una serie de hormonas y distribuirlas a lo largo del día. Los niveles no son iguales.
Crecemos por la noche porque se libera la hormona del crecimiento. Hay un control de su secreción y es nocturna, y lo hace el cuerpo por el mismo.
Hay regulaciones corporales que son cíclicas y normalmente siguen ritmos. Estos ritmos sirven para anticiparnos.
Ejemplo 2: Actividad de locomoción y alimentación Actividad de unas doradas. Antes y después de comer hay una menor actividad. El cuerpo será más eficiente si tenemos estipuladas unas horas para la ingesta, que si el cuerpo tiene que fabricar enzimas para avisarnos que tenemos que comer.
El medio ambiente no se caracteriza por su estabilidad, padece variaciones que pueden presentar diferentes patrones de distribución temporal: - Aperiódicas: espontáneas y aleatorias.
Cíclicas: se repiten según una pauta fija.
El efecto es diferente según la duración del cambio ambiental respecto al ciclo vital: - Vida breve: los cambios ambientales afectarán a la población no al individuo.
Vida larga: provocan cambios en la fisiología o actividad individual (localización, alimentación, reproducción…).
Las variaciones ambientales no tienen igual intensidad y duración en toda la biosfera. Hay una marcada clina respecto la latitud: - Áreas circumpolares: abolición del ciclo día – noche de 24 horas y fusión con el ritmo estacional.
Áreas atemperadas: alteraciones ambientales muy marcadas siguiendo el ciclo día – noche y el ciclo anual.
Áreas trópico – ecuatoriales: condiciones ambientales estables, ciclo día – noche y fotoperiodo constantes a lo largo del ciclo anual.
Ritmo en biología  repetición periódica de una actividad condicionada por un factor externo (o sincronizador) pero controlada por un factor interno (oscilador o marcapasos).
1 Cuando el exterior del animal presente un ritmo, el interior también lo tendrá.
Lo más importante es el periodo (los picos de cortisol serán a las 6 de la mañana, periodos cíclicos), el pico más alto, será la acrofase. El tercer parámetro es el desfase, que nos permitirá ver si la variable interna varía igual que la variable externa o no. Si por la noche estamos despiertos, y no hay luz, estamos desfasados.
La ritmicidad en la fisiología de los individuos puede estudiarse a través de modelos basados en funciones de tipo circular.
La sincronización o el desfase de los biorritmos permite incrementar o reducir el grado de interacción entre los individuos o entre especies.
Si un cambio ambiental se repite determinará una variación en paralelo de las funciones del animal. Esta ritmicidad tiene carácter adaptativo en función de la selección natural: - Se selecciona el estímulo que reúne más ventajas.
Otros sin efectos directos (magnetismo terrestre, fases lunares…) pueden actuar como relojes universales.
La cronobiología es la ciencia encargada de estudiar la ritmicidad de los procesos biológicos.
Hay ritmicidad en todos los niveles de organización: - - - A nivel celular, vendrá marcada por la ritmicidad genética. Habrá expresión de genes, traducción de proteínas de forma rítmica. Los cambios celulares condicionarán una fisiológica. Expresión génica, actividad eléctrica, síntesis y liberación de neurotransmisores.
A nivel fisiológico. La expresión de melatonina hará que nos durmamos. Esta melatonina creará una actividad conductual. Temperatura, presión arterial, frecuencia cardíaca, niveles de hormonas en sangre.
Conductual  por la noche cuesta más hacer actividades porque hay mayor presencia de melatonina.
Estas respuestas son plasmadas en la población. Conducta alimentaria, ciclo sueño / vigilia, actividad locomotora.
Tipos de ritmos: - Exógenos. Llueve, luego cojo el paraguas. Cuando desaparece el estímulo externo, desaparece el ritmo. La alteración se encuentra determinada por un factor ambiental y desaparece en su ausencia.
Endógenos. Si cada día comemos a la 1, a la 1 tenemos hambre. Internalizamos el ritmo y este será independiente del sincronizador externo. A nivel evolutivo los ritmos han servido para anticipar una acción.
La aparición de la fase viene condicionada por un factor ambiental (sincronizador) que reajusta un reloj interno. En ausencia de estímulo ambiental el ritmo se mantiene con una frecuencia casi igual a la del cambio ambiental (ritmo libre o free running).
El principal valor de un ritmo endógeno es la anticipación a la alteración ambiental.
2 Espectro de los ritmos biológicos. La temperatura corporal será más baja por la noche. También es rítmica.
Registro de actividad Actinogramas: registros de la actividad. Durante el día hay oscilaciones y por la noche no. Podemos medir comportamiento, la actividad voluntaria, determinación de variables fisiológicas, estudios in vitro… hay neuronas que son rítmicas, son las células marcapasos.
1. MEDIDAS DEL COMPORTAMIENTO - Activitat motora general (telemetria i fotocèl·lules).
Activitat motora voluntària (“wheel running”).
Actimetria alimentària i de beguda (infraroig en la zona de menjar).
Alimentadors i “biberons” a demanda.
Enregistraments de vídeo i anàlisi d’imatge (Actimetria en humans: registre per “actiwatch”).
2. DETERMINACIÓN DE VARIABLES FISIOLÓGICAS - Temperatura corporal.
Presión arterial, frecuencia cardíaca y respiratoria (ejemplo: pulsómetros).
Electrocardiograma.
3. ESTUDIOS DE RITMOS EN VOLUNTARIOS: AUTORITMICIDAD - Ciclo sueño /vigilia.
Horario de alimentación, ejercicio… Rendimiento físico y mental (vigilancia, tiempo de reacción, habilidad manual, memoria…).
4. DETERMINACIONES INVASIVAS - Determinaciones hormonales.
Parámetros plasmáticos (iones, metabolitos…).
5. ESTUDIOS “IN VITRO” - Actividad de los marcapasos celulares.
Componentes principales del ciclo circadiario En cualquier ritmo biológico debe de haber una variable externa que condicione este ritmo que se llama sincronizador externo en nuestro caso la luz, puede ser la comida… Esta variable externa condicionará al oscilador interno, que aprenderá de esta ritmicidad. Que una neurona esté activa significa que hace potenciales de acción (comunicación con otras hormonas). Este oscilador tiene salidas corporales que se acoplan a la ritmicidad.
3 Tipo de sincronizador o “Zeitgeber” Las variables externas con capacidad de ajustar el periodo del ritmo, es decir, las que más afectan, son: - La luz. El fotoperiodo es importante. Intensidad (luminosidad) y duración (fotoperiodo).
La temperatura. Asociada o desfasada respecto a la luz. Un animal que hiberna. Tiene que contar como va bajando la temperatura.
Factores bióticos. Disponibilidad de alimento, interacciones sociales.
Características intrínsecas del ritmo PERSISTENCIA En ausencia de “Zeitgeber” el ritmo no desaparece, aunque puede presentar un periodo diferente: ritmo endógeno libre o “free running”.
Para que un ritmo sea endógeno, ha de ser persistente. Aunque no esté el controlador externo mi ritmo sigue igual. Por ejemplo: el domingo me despertaré igual a las 8. Aunque no haya un controlador externo (oscuridad) el animal empezará la actividad como la empezaba el día anterior. Puede ser que haya un pequeño desfase del ritmo: RITMO ENDÓGENO LIBRE (se retrasa un poco este ritmo).
AJUSTABLE Consiste en hace que la diferencia entre la duración del ritmo endógeno (t) y la del Zeitgeber (T) tienda a cero (t – T  0).
Un ritmo endógeno ha de ser ajustable. Si nos vamos a Japón, nos hemos de adaptar a las condiciones de luminosidad. El Jet lag es porque nos estamos reajustando a las nuevas condiciones. Al final se acaba resincronizando a las nuevas condiciones.
4 COMPENSACIÓN TÉRMICA El reloj interno ha de ser independiente a la temperatura.
El periodo del reloj interno ha de ser independiente de la temperatura (o puede variar muy poco), muy importante en poiquilotermos.
Localización anatómica de los relojes biológicos ¿Quién controla la ritmicidad de nuestro cuerpo? Grupo de neuronas localizadas en el hipotálamo, y en nuestro caso se localiza en el núcleo supraquiasmático (NSQ). En aves y mamíferos el reloj se encuentra en el NSQ. Estas neuronas son capaces de regularlo todo. Van ligadas a la acción de la glándula pineal que es la que secreta la melatonina. Es la hormona que nos va a hacer dormir, pero quien manda es el NSQ. El hipotálamo recibe información indirecta del ciclo diario natural (independiente de la visión normal).
En aves, el cerebro también presenta fotorrecepción y la glándula pineal muestra oscilación circadiaria con una función muy importante en el ritmo diario a través de la secreción de melatonina. En mamíferos el papel de la pineal parece menos importante, aunque se mantiene la conexión neuronal con el núcleo supraquiasmático.
El NSQ detecta la luz aunque seamos ciegos. Son unas células ganglionares distintas a los fotorreceptores. Las células ganglionares que detectan a los ritmos no van por el nervio óptico sino que van por el eje retino – hipotalámico.
Jerarquía de los relojes biológicos - Reloj circadiario central: localizado en el NSQ. Compuesto por múltiples células osciladoras que cuando se sincronizan generan “salidas” circadiarias coordinadas.
Relojes periféricos. Localizados en los tejidos. Parecen tener una elevada implicación en las oscilaciones metabólicas, por ejemplo la alimentación, reparación celular nocturna… Este NSQ es el regulador principal del cuerpo, a pesar de esto, hay unos relojes periféricos, células fuera del NSQ que aprenden ritmos. Las células pancreáticas pueden aprender a secretar enzimas digestivas de forma rítmica para ahorrar energía. Secretan enzimas 30 minutos antes de comer. Las de intestino, las del hígado también, las de adiposo son muy importantes (Grelina y leptina).
5 Reloj central y periféricos en mamíferos Tenemos un regulador central, y relojes periféricos. Estos relojes pueden regular, nos pueden despertar el hambre o ganas de ir al baño.
Reloj central. NÚCLEO SUPRAQUIASMÁTICO (NSQ) El NSQ, está localizado por encima del quiasma óptico. La célula ganglionares de la retina, se estimulan cuando hay fotones pasan la información por el eje retino – hipotalámico, hacen sinapsis con el NSQ, y cuando el NSQ cuando está activo comunica con muchas partes del cuerpo: Núcleo paraventricular. Cuando NSQ este activo, la pineal estará inactivo y viceversa. La comunicación entre NSQ y pineal se hace a través del ganglio cervical superior con dos neuronas y de aquí a la glándula pineal.
Viaja por aquí porque se encontrará con el SNA y podrá regular la parte no voluntaria del cuerpo.
Cuando hay luz, la NSQ se activa, se inhibe la activación del ganglio cervical superior sobre la glándula pineal.
La sinapsis será inhibitoria.
Importancia del NSQ Controla la actividad de todo el cuerpo. Cuando le lesionamos la zona del NSQ, el animal sabe moverse pero no sabe cómo hacerlo. El núcleo es básico para saber cuándo hay luz o cuando no la hay.
6 Animal con ritmo alterado. Se le lesiona e NSQ pasa a no tener ritmo. Por otro lado, a un animal que tenía un ritmo, se le extirpan células del NSQ, se cultivan y las implantan en el animal que estaba lesionado. Cuando le implantamos el ritmo, el animal hará el ritmo de las células NSQ vengan de donde vengan, o sea, son capaces de controlar a cualquier organismo. Son capaces de controlar la actividad del organismo.
La lesión inducida de los NSQ provoca la pérdida de ritmicidad en hámsteres.
El transplante de NSQ provoca la recuperación del ritmo, pero la ritmicidad viene marcada por las células trasplantadas  el NSQ marca el ritmo del cuerpo (“MEMORIA”).
A) Animal en “free running”.
B) Lesión NSQ.
C) Crecimiento de células nerviosas provenientes de un NSQ con ritmo diferente.
D) Animal trasplantado.
E) Actividad resultante = C.
El NSQ generará las oscilaciones rítmicas en nuestro cuerpo. Las vías aferentes de entrada, son básicamente única, mediante el eje retino – hipotalámico, a través de las células ganglionares de la retina. La parte anterior de la retina es donde se encuentran las células ganglionares que pasan la información real por el nervio óptimo la información de la visión, y la información lumínica se transmite a través del eje retino – hipotalámico.
No todas las células ganglionares pueden transmitir la información lumínica, solo aquellas que tengan un fotorreceptor que se llama melanopsina. Pasan el potencial de acción, liberan el neurotransmisor que suele ser ácido glutámico y hay otros neuropéptidos que ayudan a la transmisión de la información nerviosa.
Cualquier inhibidor del receptor del glutámico alterará el proceso de los ritmos.
Esta es la vía principal de aferencia de activación del NSQ. Hay otras vías más de feedback.
7 El NSQ aprende de la ritmicidad y pasa la información por tres vías: - A través del SNervioso.
A través de la liberación de hormonas. De la glándula pineal (más relevante la melatonina).
Otras hormonas hipofisarias.
Si hay luz se activa la melanopsina, se activa el NSQ. Esto no es un ritmo. Esta célula tiene que saber lo que tiene que hacer sin que esté el estímulo. Este es el kit de la cuestión. Si cortamos la vía aferente, el NSQ se mantenga solo sin la necesidad del estímulo externo (en este caso la luz).
El núcleo central se basa en 4 genes. Cuando se activa la célula de NSQ se activa la vía de expresión de un gen.
Cuando hay luz se expresa este gen.
Eferencias 1. Control de la actividad de los órganos vía sistema nervioso autónomo. Imagen página 5, relojes periféricos.
2. Salidas humorales: - Otros centros del hipotálamo.
- Glándula pineal.
- Hipófisis: control directo o indirecto.
Bases moleculares del ritmo circadiario ¿Cómo podemos tener un ritmo independiente de un estímulo externo? Elementos positivos, que las proteínas activas produzcan acciones. Estas proteínas tendrán 3 acciones principales: - Estimular la síntesis de elementos negativos.
Estimular genes de control, genes reguladores.
8 - Estimular la producción de genes que ejecuten las órdenes (=genes controlados por el reloj). Esto nos dará la salida rítmica.
La misión de los positivos es realizar estas tres acciones anteriores. Son factores de transcripción que en el núcleo se unen a zonas promotores de distintos genes.
En el caso de los mamíferos, son dos los positivos: - Proteína o gen CLOCK.
BMAL 1.
Estas dos proteínas una vez aparecen hacen un heterodímero, y actúa como factor de transcripción. Este heterodímero, CLOCK / BMAL 1 actúa de factor de transcripción de factores negativos, en mamíferos 2: - PER.
CRY (criptocromo).
Estos negativos inhibirán la expresión de los factores de transcripción (+). No siempre es así, pero en roedores es así. La proteína CLOCK siempre está, es constante. BMAL 1, se sintetiza. Cuando coinciden CLOCK y BMAL empiezan a aparecer los negativos. A medida que aparecen los negativos deja de expresarse BMAL, ya no tendremos el heterodímero, por tanto dejaremos de tener PER y CRY.
Para que esto no se pare, están los reguladores.
CLOCK y BMAL transcriben REV – ERB y ROR. Los primeros son rápidos y se sintetiza rápidamente, sería una ayuda.
REV – ERB inhiben solo a BMAL, por ello sube y baja. CLOCK se deja igual.
Con que regule a una no hace falta que regule a las dos. ROR es más lento, aparece de forma más lenta y es el que permitirá que cuando BMAL deje de expresarse, estimulará a BMAL.
9 Cuando tengamos elevados niveles de heterodímeros, tendremos una mayor expresión de genes relacionados con el metabolismo activado en las células. En el día estará más activo y por la noche menos activo.
Los genes reguladores permiten que haya potenciales de acción durante el día. Cuando es de día, tendremos la activación de PER, aparecerá la proteína durante la noche y BMAL no estará. La luz controla a PER. Cuando deje de haber PER, empezará el ciclo.
El transcrito en minúsculas y la proteína en mayúsculas. Es la proteína PER la que inhibe al heterodímero, no el transcrito. El RNA sale del núcleo pasa por el sistema de producción de proteínas. En el citoplasma se junta PER e CRY e inhiben.
Este sistema es más complejo que esto. Las proteínas se pueden regular mediante su degradación para que el ciclo pueda empezar. La degradación de proteínas se puede dar por dos vías principales: exocitosis o vía de proteosoma. Cry y Per se fosforilan y se degradan. Cuanto más tiempo está en el citoplasma, más probabilidades de que se fosforile. Serán muy importantes las vías de fosforilación de CRY y PER porque inhiben BMAL. Se recicla por la vía del proteosoma.
Si quitamos la luz, como activador del sistema no la necesitamos. Quitando CRY y PER, volverá a empezar el ciclo. La luz se encargará de reajustar.
Por distintas vías se regulan quinasas que promueven o frenan la presencia de PER y CRY. Las quinasas serán las que van a regular. La melatonina lo que hace es activar quinasas.
Todas las células del cuerpo excepto las células ováricas, pueden expresar CLOCK, BMAL, PER y CRY. Son las únicas independientes de estas, están reguladas más a nivel hormonal.
En el día hay potenciales de acción en el NSQ y por la noche no. El simpático lo regulará por el día y por la noche no por ejemplo. Si regula la musculatura, durante el día tenemos la ayuda del simpático y por la noche no. Durante el día, se inhibe la liberación de melatonina, por la noche, como no habrá mensajes se liberará la melatonina.
10 La activación del metabolismo se hace mediante PPAR. Son factores de transcripción del metabolismo de lípidos y glucosa. El gen PPAR tiene un CLOCK y BMAL en su promotor. Pueden ser rítmicas si queremos.
De la misma manera, la energía regulará la velocidad de un “día celular”. ROR se expresa por CLOCK y BMAL, ROR es un factor de transcripción nuclear y es diana y aparece cuando hay vitamina C, cuando hay esteroides (testosterona, cortisol…). PPAR regula la expresión de BMAL, en el promotor de BMAL hay ROR y PPAR.
Cuando le falta energía a una célula, intenta acelerar su ritmo para indicar que falta alimento. Los marcadores principales de la falta de nutrientes, son la presencia de AMP, NAD+ oxidado (falta energía). Estas dos moléculas aceleran el ritmo celular.
De forma resumida, cuando tenemos NAD+, este lo que hace es desmontar la inhibición de PER y CRY sobre CLOCK / BMAL. Se acelera el ritmo celular. En células individuales, 22 horas. Quieren empezar antes lo que querían. El AMP tiene un efecto similar, activa la AMP quinasa puede incrementar NAD+ o puede actuar también inhibiendo la acción inhibidora de REV. Era un regulador negativo, luego si lo quitamos, irá más rápido.
11 El estado energético puede modular el ritmo celular Cuando hay NADP + o NAD+ se acelera el ritmo. Cuando hay AMPK se altera mediante la inactivación de REV que era un inhibidor.
En células individuales cuando les falta energía intentarán que vuelva la energía cuanto antes.
La energía celular condiciona el ritmo celular, pero si este ritmo puede hacer acelerar todo el sistema.
El reloj central puede actuar sobre el NSQ. Vía metabólica es la que más nos puede interesar. Reguladores de hambre o no hambre, en color lila, diapositiva con ARC. Intentan darle más velocidad al ritmo. Lo aconsejable es que cuando viajemos a otro país para reducir el Jed Lag hemos de comer a las horas de ese país tengamos o no hambre. De esta manera los periféricos informarán al NSQ.
- L’efecte del metabolisme sobre el rellotge central o els rellotges perifèrics es dur a terme per:  Alimentació.
 Metabòlits resultants de l’alimentació (ex. Glucosa, Aas).
 Hormones secretades com a resultat de la presència o absència de l’alimentació... (leptina, grelina, insulina, glucagó, adiponectina...).
 Pèptids cerebrals (nucli arcuat: anorèxics i hipotàlem lateral: oroxigènics).
- Energia cel·lular: 12   Balanç NAD(P)H/NAD+.
Nivells de AMP i AMPK.
Ritmos biológicos II: Glándula Pineal. Melatonina Mecanismos para desactivar a las células. Esto lo hará la glándula pineal y la hormona del descanso, la melatonina. Secretar melatonina por la noche es muy beneficioso, el cáncer… Cuando el núcleo paraventricular está activado, la pineal se inactiva.
Cuando no hay luz, la noradrenalina estimula a la glándula pineal para que secrete melatonina.
La glándula pineal evolutivamente ha tenido otras funciones. En pájaros presenta fotorreceptores. Se ha convertido en una glándula no fotorreceptora a ser integradora (hormonal). El GCS (ganglio cervical superior) conecta con el receptor pinealocito mediante noradrenalina.
Circuito luz / no luz. Control NSQ sobre la glándula pineal La glándula pineal está regulada por luz no luz, pero también por otros reguladores (hay muchas aferencias en el control de la producción de melatonina). Las funciones son muy variadas.
La melatonina es la principal salida hormonal del reloj circadiario.
13 Los estudios demuestran que si mantenemos un animal en oscuridad sostenida, la melatonina en lugar de secretarse de forma rítmica, se secreta de forma continua. Esto implica que el NSQ es el que controla. Si no está activo, no inhibe. Si dañamos el eje retino – hipotalámico tendremos una secreción continua de melatonina.
Si hay luz continua la secreción de melatonina no se da, es decir, se produce una interrupción. Si nos cargamos el ganglio cervical superior (SCG) tampoco habrá secreción de melatonina.
Importancia de la glándula pineal La melatonina se descubrió en peces. Cuando se injertaba, se volvían más claros. A nivel periférico, puede aclarar la piel. Favorece la reproducción de los animales. Tiene un efecto estacional. Servirá para saber si es verano o invierno. Si la luz dura 18 horas y la oscuridad 6, habrá solo 6 para secretar melatonina. Los animales en la naturaleza se han adaptado a contar las horas de luz. A nivel general se ha visto que es la hormona antioxidante por excelencia y actúa a muchos niveles. Son muy importantes los descansos nocturnos, porque en cada célula tiene acción la hormona antioxidante, o sea, que nos repara por dentro.
- Elimina radicales libres. Cuanto más trabaje una célula más radicales libres hace.
Previene la degradación de los tejidos, la apoptosis.
Estimula la producción de enzimas antioxidantes.
Evita la excitación nerviosa en el SNC.
Funció dels pinealòcits = SÍNTESI I SECRECIÓ DE MELATONINA Melatonina: substància detectada inicialment en sang de vertebrats poiquilotèrms (peixos, amfibis).
- Produïa un aclariment de la pell (contrari a MSH: hr. estimulant dels melanòcits).
- Implicada en el control estacional = Cicle reproductiu.
- Es troba en tots els vertebrats i se li van atribuir moltes altres funcions fins a definir-se com HR ANTIENVELLIMENT.
14 La melatonina tiene muchos efectos. Puede actuar a más niveles: - Vía 1. Mediante receptores de membrana. Si hay un receptor implica una serie de acciones que hará este receptor. Asociado al receptor 1, cuando se une la melatonina, un canal de K+ se abre.
El K+ sale de la célula, lo que provoca que la neurona sea menos sensible a un estímulo. Por ello por la noche puede cambiar la sensibilidad. Se pueden producir cascadas de señalización de genes relacionados con la reparación. Mediante otro receptor distinto se pueden activar otros canales de K+, es decir, seguir inhibiendo por otras vías.
- Vía 2. Receptores que están en el núcleo. 2 receptores: OR receptores. RZR, ROR. ROR activa la producción de BMAL. Cuando CRY, PER bajan, aumenta BMLA.
- Vía 3. A través del citoplasma. La melatonina puede unirse al calcio – calmodulina (segundo mensajero que interviene en la fosforilación de los sustratos). CRY y PER se degradan por la fosforilación.
Los receptores de melatonina desactivan las neuronas. Se ha descrito que las células que tienen estos receptores son las del SNC. Por tanto, lo desactivará, alejando a las neuronas de la activación, bajando el potencial de membrana perdiendo potasio.
Estos receptores están en el hipotálamo que produce GnRH  LH / FSH  desarrollo sexual del individuo. La melatonina controla el GnRH. Las células productoras de GnRH son sensibles a la melatonina porque tienen receptores para esta. El resto de tejidos tienen más receptores nucleares. Estos favorecerán la expresión de genes.
Cuando actúan los receptores de membrana, se regulan segundos mensajeros. Si los regulamos, podemos parar la actividad transcripcional.
Salida de potasio, para hiperpolarizar la neurona.
15 Además puede actuar sobre el calcio. Este a nivel celular sirve para la salida de neurotransmisores. La melatonina hace que el calcio se acumule en el RE, lo que impide en cierta manera la comunicación nerviosa y esto nos ayuda a dormir. Por la noche estamos desconectados. El calcio a nivel de músculo es necesario para la contracción. La melatonina hace que entre en el retículo sarcoplasmático lo que dificulta la actividad muscular.
No solo sirve para inhibir. Cuando hablamos de los RZR y ROR controlan el ritmo circadiano, crecimiento celular, y activa el ciclo celular. Nuestras células se dividen de forma más fácil por la noche, son más sensibles a la GH. La melatonina puede activar la presencia de estos factores que permiten que el ciclo celular avance.
A nivel de citoplasma, intracelular, cuando hay una cantidad mayor, ella misma actúa como antioxidante, es diana para los radicales libres, detoxifica.
Además, actúa sobre la calmodulina, y para una serie de funciones que dependen de la fosforilación.
A nivel del núcleo, en condiciones normales, regula la calmodulina, y cuando hay muchos radicales… Cuando hay mucho ROS, cuando hay un estrés, la melatonina actúa ella como antioxidante, y evita la expresión de genes de apoptosis. Una célula que está dañada, lo que hace es suicidarse.
16 La pérdida de actividad de una sustancia cuando hay mucha = DESENSIBILIDACIÓN. Cada vez se requiere de más sustancia para hacer el mismo efecto.
Des d’un punt de vista ‘fotoperiòdic’ els efectes cel·lulars de la melatonina succeeixen en segons!! Com pot DISCRIMINAR la cèl·lula diana entre senyals de llarga durada o de curta durada? Com sap la cèl·lula que és un període de dies curts o de dies llargs?? Teoria de la DESENSIBILITZACIÓ: l’exposició perllongada a la melatonina crea un increment meldepenent de l’acció cel·lular (en determinats teixits diana) que en darrer terme impedeix la pròpia acció.
Sistema fotoperiódico en mamíferos El fotoperíode és el procés pel qual els organismes són capaços de usar 1) les mesures absolutes de la durada del dia i 2) la direcció del seu canvi com a base per regular els canvis estacionals en la fisiologia i el comportament (Goldman 2001).
L’ús d’un “calendari” anual permet anticipar les variacions predictibles en importants paràmetres ambientals (Tª, pluges, disponibilitat aigua-aliment...).
Els estudis existents demostren que la majoria d’animals usen els mateixos oscil·ladors circadiaris per mesurar la durada del dia.
S’han proposat dos models: Model de “dies curts i dies llargs” y Model de les “Coincidències internes”.
Una acción circadiana es la de la melatonina, y otra es contar cuanta melatonina tengo. La suma de estos relojes marcará el fotoperiodo. Esto es muy importante para la supervivencia. Se han propuesto dos modelos: - Modelo de días cortos o largos. Se basa en que cuando los días son cortos pueden hacer unas cosas pero cuando son largos no. Los roedores funcionan mejor cuando hay más temperatura y se van a reproducir cuando las temperaturas sean adecuadas y cuando las noches sean cortas.
Hay otros animales que se reproducen en dias cortos, las noches son más largas y coincide con la secreción de melatonina. Cuantas más horas de noche, mayor producción de melatonina. Si se le inserta un minuto de luz, la melatonina deja de liberarse. Al día siguiente la producción de melatonina es más baja.
Para hacer el control reproductivo, la melatonina tiene receptores en la liberación de TSH, hormonas tiroideas. La melatonina mediante la tiroides regula la reproducción.
Animal que se reproduce en días largos, en invierno con mucha melatonina, se inhibe la liberación de TSH. Si no hay TSH, la tiroides no produce T4 y T3, se degrada y no se libera gen RH. Como no tienen T3 no pueden conectar los axones con el sistema capilar para liberar el gen RH.
Cuando los días son largos, hay menos melatonina, más TSH, aumenta T4 y T3, se liberan, cambia la estructura de los axones con el sistema capilar y se libera el gen RH.
En los animales de días cortos, sucede al revés, porque los de dias cortos, la melatonina es la que provoca que se reproduzcan.
- Modelo de coincidencias internas. Si esto fuese así sería muy fácil dominar la reproducción de los animales. Esto no es tan simple. Este modelo indica que no solo ha de darse esta causalidad de que haya mucha melatonina, sino que haya otros parámetros conjuntamente, por ejemplo, si aplicamos melatonina a unos peces que se pueden reproducir, en junio, no se reproducen y en noviembre sí.
17 La temperatura del agua, ayuda a la reproducción en este caso. En otros animales si la hembra no tiene suficientes reservas no se va a reproducir por mucho gen RH. Por tanto, enzimas nutricionales como la leptina, si son altos, me reproduzco. Un animal sin las reservas adecuadas no se va a reproducir.
Si no se suman factores, no habrá regulación cíclica. Hace más de un factor para que se de esta acción, en este caso reproductiva.
18 ...