FISIOLOGÍA

CRONOBIOLOGÍA

La cronobiología es una disciplina de la fisiología que estudia los ritmos biológicos, incidiendo tanto en su origen como en sus características y sus implicaciones. Posee especial interés en endocrinología, neurociencia y ciencia del sueño.

Estudia la organización temporal de los seres vivos, sus alteraciones y los mecanismos que la regulan. En términos prácticos, la cronobiología se ocupa de estudiar los mecanismos por los que se producen los ritmos biológicos y sus aplicaciones en biología y medicina. En términos generales la cronobiología es la ciencia que estudia los procesos biológicos que siguen unas secuencias temporales previsibles, y centra su estudio en los ritmos biológicos y en los relojes biológicos que generan dichos ritmos. Diversos textos consideran que la cronobiología científica nace como ciencia en 1729, cuando el físico francés Jean Jacques d’Ortous de Mairan observó que una planta abría sus hojas durante el día y las cerraba durante la noche. Parecía claro que la planta podría reaccionar a la luz con algún tipo de movimiento reflejo, pero de Mairan tuvo la ocurrencia de encerrar la planta en un armario oscuro. Entonces comprobó que sin ningún estímulo lumínico la planta continuaba abriendo y cerrando sus hojas según fuera de día o de noche. Muchos años después se demostró que la planta poseía un reloj biológico endógeno que le permitía reconocer las noches independientemente de la ausencia de luz solar. Actualmente se sabe que la práctica totalidad de especies vivas, y también los seres humanos, poseen relojes biológicos que marcan sus propios ritmos y que son los responsables de los ritmos biológicos.

Ritmo cosmo-climático[editar]

Los ritmos biológicos de los seres vivos son un producto adaptativo de la evolución biológica al denominado ritmo cosmo-climático, que presenta una periodicidad inmutable. Dicho ritmo está formado por la conjunción del ritmo solar, del ritmo lunar y del ritmo terrestre.

El ritmo solar responde al desplazamiento orbital de la Tierra alrededor del Sol, cada 365 días, y es el que determina las estaciones del año, las diferencias estacionales de las plantas y las épocas de celo de los animales. Determina los ritmos circanuales.

El ritmo lunar lo define el giro de la Luna alrededor de la Tierra y es el motor de las mareas y de los ritmos circamensuales.

El ritmo terrestre es el más importante porque al ser responsable del día y de la noche supedita todos los ritmos vitales asociados a la luz-oscuridad, vigilia sueño y ortostatismo. Es el que genera los llamados ritmos circadianos o nictamerales (con período próximo a las 24 horas). En los seres humanos estos ritmos son los más importantes y los mejor definidos.

Cronobiología médica o cronobiología clínica[editar]

Es la ciencia que estudia los ritmos biológicos en la salud y la enfermedad de los seres humanos, a partir de las investigaciones pioneras de Franz Halberg y Jurgen Aschoff. Está bien establecido que numerosas mediciones clínicas suelen variar según la hora del día, a veces incluso según la estación del año, en la que se miden. Por ejemplo, concentraciones plasmáticas de determinadas hormonas y metabolitos, recuentos celulares, presión arterial, frecuencia cardíaca, reactividad bronquial, etc. Entre las enfermedades más estudiadas a nivel cronobiológico destacan el asma bronquial, las reacciones alérgicas, la hipertensión, el angor inestable, la gastritis y los trastornos psiquiátricos y del sueño.

¿Qué son los ritmos cronobiológicos?

El organismo humano tiene una jerarquía de ritmos biológicos y varios relojes biológicos.
Los ritmos biológicos programan el funcionamiento del organismo: la ingestión de alimentos, la actividad física e intelectual, el sueño. Dependen del patrimonio genético.
Los sincronizadores son factores ambientales capaces de «reencajar y ajustar» los ritmos biológicos. El más evidente de los sincronizadores es la alternancia día/noche.
Los relojes biológicos están en los órganos -como el cerebro, el hígado, los riñones- y sirven para orquestar y armonizar el conjunto de los ritmos biológicos. Están permanentemente conectados al medio ambiente y sincronizados con él.

Los ritmos cronobiológicos pueden funcionar las 24 horas (circadiano), 28 días (mensual), 3 meses (estacional) e incluso a los ritmos climatéricos, que duran entre 7 y 9 años.

La crono-nutrición: aplicar la cronobiología a la nutrición para mejorar la pérdida de peso

La crononutrición permite aportar el o los nutriente(s) al organismo en el momento preciso en que lo necesite más o tenga el mayor impacto sobre nuestra fisiología.
Son varias las secreciones relacionadas con la ingestión de alimentos: enzimas y hormonas. Éstas no son constantes ante un mismo tipo de comida ni a lo largo del día, lo cual significa que el organismo sacará más o menos provecho de un alimento según el momento del día en que sea consumido. Al estudiar las razones específicas del aumento de peso, se constata que la modificación del ritmo de la actividad a lo largo de estos últimos años ha influido en el comportamiento alimentario. 
Según la cronobiología,  el día se identifica con la fase catabólica donde tiene lugar mayoritariamente una reducción de las grasas acumuladas y una eliminación de los desechos, y la noche es la fase de almacenamiento de grasas. Por consiguiente, para favorecer el adelgazamiento es preferible evitar las comidas muy ricas por la noche, y tomar un desayuno equilibrado y copioso para el aporte energético de la jornada.
En lo que respecta a la estrategia nutricional a seguir, hay que centrarse en ciertos órganos, sobre todo el tejido adiposo (formado por millones de células adiposas: los adipocitos), el hígado (órgano clave del almacenamiento/eliminación), el páncreas, los riñones (para controlar la retención de agua) y el tubo digestivo (por sus funciones enzimáticas). Habrá que estimular las fases de eliminación y de desintoxicación durante el día, y frenar la fase de almacenamiento nocturno.

¿Qué es la cronobiología?

Cronos (del griego chronos= tiempo) biología (bio= ciencia que estudia la vida) se refiere al estudio de los ritmos biológicos sobre el ser humano y su organismo. Se trata de una ciencia que observa las variaciones de las funciones biológicas en relación con el tiempo. La cronobiología fue primeramente utilizada en el campo médico con el fin de optimizar la administración de los medicamentos evitando el máximo de efectos secundarios (cronofarmacología), pero con el avance de estudios realizados en el campo de la nutrición humana se ha ido implicado más profundamente su uso en esta ciencia aunque el término en sí mismo y la ciencia de la cronobiología como tal existen desde 1729.

Otra variante conocida de esta ciencia es la cronopatología, que estudia la relación entre las enfermedades y los ritmos biológicos (en la que profundizaremos en otra entrada).

La compleja maquinaria humana

El ser humano posee sabios mecanismos de auto-regulación biológica que se adaptan a lo largo de un mismo día a procesos de secreciones hormonales e inmunitarias de suma importancia para el óptimo funcionamiento del sistema biológico. El ritmo circadiano biológico se conoce son cambios variables a lo largo de un tiempo determinado que el organismo lleva a cabo.  Todos los seres vivos poseen sus ritmos circadianos. Son procesos a través de los cuales el cuerpo puede  adaptarse a factores como la luz, la temperatura, los ritmos de sueño y vigilia, apetito, etc. y poseen una respuesta al entorno altamente sensible que puede modificarlos partiendo de cambios a los que el organismo deba re-adaptarse sin darse demasiado estrés consciente. No obstante tarde o temprano siempre acabamos sintiendo en mayor o menor medida los efectos de los cambios en estos ritmos naturales.

Los ritmos circadianos se hallan íntimamente ligados con la cronobiología humana, podríamos decir que estamos prácticamente ante lo mismo con diferentes definiciones.

El reloj biológico humano programa de forma inconsciente todas las funciones que le son imprescindibles para la supervivencia: apetito, sueño, estado de alerta, deseo sexual, fatiga, etc. Estos ritmos varian de un organismo a otro en dependencia de sus condiciones y factores endógenos y exógenos, pero básicamente se hallan auto-regulados por la alimentación, la actividad física e intelectual, las horas de descanso y la benevolente o no carga genética del individuo (factores genéticos y epigenéticos).

Los relojes biológicos más importantes de nuestro sistema se hallan oportunamente ubicados en órganos como: el cerebro, el hígado, los riñones, corazón que se sincronizan conjuntamente para adaptarse a la respuesta del entorno y sus influencias.

Se sabe que estos ritmos biológicos tienen una particular relación con el tiempo, siendo así que se cuenta 24 horas (circadiano), 28 días (mensual), 3 meses (estacional) y entre 7-9 años (climatéricos). En el proceso de cronobiología al que nuestro organismo se encuentra íntimamente ligado corresponden las secreciones de sustancias químicas (hormonas) de vital importancia entre las que son destacables: la enzima hexoquinasa (relacionada con la glucólisis), la regeneración del epitelio intestinal y la producción de ACTH (hormona adenocorticotrópica), cortisol, TSH (hormona estimulante del tiroides), FSH (hormona foliculoestimulante), LH (hormona luteinizante), estradiol, renina (proteína relacionada con el equilibrio hídrico), péptidos natriuréticos altamente útiles en determinación de infartos, hipertensión y fallo renal (ADRENOMEDULINA, VASOPRESINA) son algunos de ellos.  Así mismo todos estos procesos químicos dentro del organismo se verán afectados con el paso del tiempo normal (proceso de envejecimiento) por factores como las estaciones, estado de salud, edad, condiciones de vida, y estado químico de cada persona.

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¿Cómo funciona la cronobiología en nuestras vidas?

En condiciones normales (de salud, estado químico óptimo y condiciones de vida saludables) nuestro organismo despierta por las mañanas con un notable nivel de energía que se acentúa entre las 8 y las 10 de la mañana (cuando el pico de cortisol es más elevado). A medida que el día avanza el organismo se prepara para recibir alimento y realizar los procesos de digestión adecuadamente (entre las 12-13 pm), mejor hora para tomar nuestra comida principal del día, momento tras el cual nuestro organismo estará ocupado realizando la digestión y nos lo hará notar con un descenso en los niveles de energía que volverán a aumentar tras las 2-3 horas después de haber comido. En este punto hacia las 15-17 pm será el mejor momento para la realización de actividades físicas (practicar deporte por ejemplo), lo que explica que a partir de las 18 horas y hasta las 20 pm nuestro cuerpo vuelva a ser testigo de una carga energética importante (nos sentimos llenos de energía y con la mente despejada) es el momento perfecto para una cena ligera y leer un libro puesto que nuestro cerebro se halla más predispuesto a disfrutar de un momento de relax previo al sueño. A partir de este momento los ritmos circadianos volverán a prepararse para el recogimiento y descanso (descendiendo notablemente los niveles de cortisol) que nos harán saber que es la hora de irse a dormir (mejor hora 22 pm).

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Cronobiología, nutrición y vitalidad

A partir de la comprensión del funcionamiento de nuestros ritmos biológicos, se entiende que habrá determinadas horas a lo largo del día donde nuestro organismo asimilará por tanto de forma mucho más óptima los alimentos y los nutrientes.  De este modo sabremos que algunos alimentos serán mejor aprovechados en determinados momentos del día. La cronobiología explica así que durante el día la fase catabólica se halla en plena acción y es responsable de la reducción de las grasas acumuladas y de la eliminación de desechos, en tanto que la noche es la fase correspondiente al almacenamiento de las grasas. Si nuestro objetivo es perder peso será conveniente entonces procurarse un desayuno equilibrado y cuantioso (lípidos), una comida principal que nos sacie (proteínas, carbohidratos) y nos aporte la energía suficiente para el resto de la jornada y por supuesto una cena muy ligera (cuando nuestro fuego digestivo apenas está operativo).

La especial atención al óptimo funcionamiento de los órganos deberá ser prioritaria, centrando la depuración y equilibrio en los órganos principales como es el hígado (almacenamiento/eliminación de toxinas), intestinos (absorción y desechos), páncreas y riñones (control de la glucosa y la retención de líquidos) y todo el sistema digestivo (fuego digestivo fuerte/débil) que nos ayudará a una mejor producción de energía y por lo tanto de combustión de las grasas. Será por tanto prioriatario la estimulación de todos estos sistemas en su fase de eliminación, depuración y absorción, teniendo siempre en cuenta que durante el día es el momento ideal para las dos primeras y las noches para la segunda controlando así el almacenamiento excesivo de las grasas.

Es durante el día donde se suceden las mayores demandas de energía para el correcto funcionamiento de nuestro organismo y durante la noche donde las complejas funciones de reparación tienen protagonismo. El sueño es el factor de influencia más importante para que nuestro organismo realice tanto durante el día como la noche todas esas funciones de reestructuración y reposición, y se convierte por tanto en fundamental la calidad que tengamos de sueño en nuestras vidas para la preservación de un buen estado de salud. Reestablecer el sistema inmunitario, regenerar el cerebro, reducir el nivel de estrés y optimizar al máximo todas nuestras complejas funciones metabólicas y energéticas son algunas de las importantes funciones de la calidad de nuestro sueño, además se conoce que el aprovechamiento de micronutrientes se realiza con mayor eficacia cuando el organismo se halla en reposo (noche) y la regulación de neurotransmisores se potencia altamente cuando dormimos dentro de nuestros ritmos circadianos normales.

Ya sea que lo llamemos ritmos circadianos, cronobiología o ritmonutrición la importancia de aprender a respetar estos ciclos biológicos naturales para el buen mantenimiento de nuestra salud es una responsabilidad fundamental para prevenir la aparición de enfermedades y retrasar el proceso de envejecimiento.

El desorden de sueño por turnos de trabajo» (SWSD) es un trastorno de sueño del ritmo circadiano, que afecta a las personas que cambian de trabajo o de horarios de sueño con frecuencia o que trabajan a largo plazo, distintas a las horas de sueño.

Tal interrupción recurrente de los patrones de sueño puede resultar en insomnio y / o excesiva somnolencia.

Un estudio de 2007 conducido por la IARC (Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer) demostró que el trabajo por turnos puede inducir cáncer.

Trastornos del sueño.

Es una de las principales alteraciones que se produce en el trabajador a turnos o nocturno. Las personas que trabajan a turnos tienen un riesgo cuatro veces mayor de padecer un trastorno del sueño que aquellas que tienen un turno fijo. Existen distintos tipos de trastornos del sueño relacionados con las alteraciones del RC: Tipo jet-lag,  tipo cambios de turno de trabajo,  tipo patrón de sueño retrasado, tipo patrón de sueño avanzado y tipo ausencia de patrón sueño-vigilia de 24 horas.

Tipo cambios de turno de trabajo: En este tipo de trastorno del sueño (también conocido como shift lag), el patrón sueño-vigilia es normal y la alteración aparece por el conflicto que impone el nuevo turno de trabajo sobre el ritmo normal de sueño. Los trabajadores sometidos a rotaciones lentas en el turno de trabajo o a cambios inesperados son los que tienen más dificultades ya que se les imposibilita cualquier tipo de adaptación de su RC (normalmente entre el cuarto y quinto día de trabajar en un turno nuevo el patrón de sueño empieza a sincronizarse con el nuevo horario, por lo que si cambiamos de horario cuando comienza la resincronización puede resultar perjudicial).

Estos trabajadores, así como los del turno nocturno, muestran una menor duración del sueño y mayor frecuencia de alteraciones en la continuidad del mismo y, en cambio, mayor somnolencia en horarios en los que necesitarían estar despiertos (a mitad de la noche).

La desincronización se ve exacerbada a causa de unas horas de sueño insuficientes, exigencias sociales y familiares, o circunstancias ambientales (ruidos del teléfono, tráfico…) que perturban su descanso. La dificultad para adaptarse a un nuevo turno de trabajo suele traducirse en afectación de las relaciones laborales, familiares y sociales. Como en cualquier tipo de trastorno del RC puede existir un historial de consumo de alcohol, ansiolíticos, hipnóticos o estimulantes, lo cual puede exacerbar el trastorno del RC.

Manifestaciones digestivas

El horario de trabajo afecta a la calidad, cantidad y ritmo de las comidas. Las consecuencias de la interrupción de los ciclos circadianos digestivos vienen agravadas por:

1. Los trabajadores suelen comer a disgusto y con poco apetito por no poder hacer la comida principal con la familia.
2. A veces se saltan alguna comida, especialmente en el trabajo a turnos (el desayuno después del turno de noche).
3. Los alimentos están mal repartidos a lo largo de la jornada y suelen ser de alto contenido calórico con abuso de la ingesta de grasas.
4. Suele haber un aumento del consumo de café, tabaco y excitantes para combatir el sueño.

Las alteraciones más frecuentes que pueden darse en este tipo de trabajos son:

• Dispepsia.
• Gastritis.
• Reflujo gastroesofágico.
• Flatulencia.
• Estreñimiento.
• Ulcera  de  estómago (en  relación  con  las  alteraciones hipotalámicas que  surgen  como consecuencia del conflicto existente entre los ritmos orgánicos y los ritmos laborales). El riesgo es 3,9 veces mayor que en trabajadores a turno fijo.

Manifestaciones cardiocirculatorias

Las personas que trabajan de noche utilizan más energía y recursos vitales durante la noche, mientras que la calidad del sueño que obtienen durante el día hace poco probable que se reparen los daños que puedan causarse a su salud. Por lo tanto, si el esfuerzo en el trabajo nocturno es mayor, el corazón deberá adaptarse a ese esfuerzo para hacer frente a las demandas del organismo. Tampoco debemos olvidar que en estas personas existe una mayor prevalencia del consumo de tabaco, de sedentarismo y de sobrepeso. Según algunos estudios, el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares es 1,83 veces más alto que en diabéticos. Por otro lado, los trastornos del sueño antes señalados conllevan asociados un riesgo cinco veces mayor de sufrir síndrome metabólico. Algunos estudios concluyen que el tiempo medio de aparición es a los seis años.

Todos estos trastornos se ven influenciados con los estilos de vida familiar y social, productos del desajuste en la adecuación de sus horarios respecto a las demás personas de su entorno.

Los  trastornos  cardiovasculares más  frecuentes  entre los trabajadores a turnos son:  enfermedades  coronarias,  arritmias e  hipertensión  arterial.

Con respecto a la HTA, un estudio realizado en enfermeras ha observado que durante el turno de noche sus valores son más altos que durante el turno de día.

El riesgo de cardiopatía isquémica según la mayoría de los estudios no es significativamente alto, aunque sí se ha podido observar cómo ésta ocurre a edades más jóvenes.

En los trabajadores a turnos se detectan niveles de noradrenalina más altos, lo que ocasiona un predominio simpático que favorece el desarrollo de arritmias.

Trastornos psiquiátricos y efectos psicológicos generales

La incidencia de enfermedades psíquicas es 2,5 veces superior en los trabajadores a turnos que en los diurnos. Los trastornos más comunes son la ansiedad y la depresión. Cabe señalar que los turnos rotatorios afectan más a las mujeres y que el trabajo nocturno afecta más a los hombres.

El aumento de morbilidad nerviosa por fatiga de las personas que trabajan de noche, es debido a la alternancia de los horarios y, sobre todo, a la nocturnidad, que es un agravante en sí misma. El trabajo nocturno genera fatiga por un doble motivo: se ejecuta en período de desactivación (período en el que disminuyen las capacidades de las personas) y, a la vez, el sueño posterior es menos reparador porque se realiza en periodo de activación. Esto es lo que desencadena la neurosis del trabajador nocturno.

La neurosis del trabajador nocturno pertenece al tipo de las llamadas neurosis de situación, que no son debidas a un conflicto endógeno de la persona si no a motivos exógenos (las condiciones de trabajo), si bien se pueden ver modificadas por algunos rasgos de personalidad. Clínicamente no se diferencia de las otras neurosis de origen profesional y presenta los tres síntomas característicos:

• Astenia, sobre todo por la mañana
• Episodios de insomnio seguidos de otros de somnolencia posterior
• Trastornos de carácter de tipo agresivo o depresivo

Existe, también una mayor tendencia a padecer un trastorno depresivo conocido como trastorno afectivo emocional.

El trastorno afectivo estacional es también conocido como desorden afectivo estacional (SAD, del inglés seasonal affective disorder), es un tipo de depresión que acompaña a las estaciones. El tipo más común de SAD es la llamada depresión del invierno, ocurre cuando los días en invierno son más cortos y las noches más largas. Puede haber sentimiento de depresión, pereza, fatiga, apetencia por alimentos dulces, cefaleas, trastornos del sueño e irritabilidad.

Por otro lado, en los trabajadores a turnos se ha encontrado una mayor prevalencia de ideas suicidas.

Trastorno metabólicos y endocrinológicos.

La obesidad (provocada por las modificaciones cualitativas y cuantitativas de los alimentos, el mayor consumo de bocadillos, alcohol, grasas, etc.), el aumento de triglicéridos séricos y las bajas concentraciones de colesterol HDL se observan más a menudo en trabajadores a turnos. Existe también una mayor frecuencia de alteraciones de los tests de intolerancia a la glucosa. Estudios recientes han demostrado que entre estos trabajadores los niveles de leptina son un 17% más bajos (P <0,001), los de glucosa aumentan un 6% (P <0,001) y los de insulina se elevan un 22% (P = 0,006).

Los niveles de cortisol son más bajos en trabajadores a turnos que en los diurnos, mientras que los de tirosina están más elevados. Otros estudios han encontrado un riesgo 2,12 veces mayor de  hipotiroidismo autoinmune entre los trabajadores a turnos (P =0,03). Por último, en otros estudios experimentales en los que se provocaba episodios de sueño inducido farmacológicamente alternándolos con otros de exposición a la luz se encontró un aumento de los niveles de TSH.

Trastornos ginecológicos y  reproductivos.

De una manera prudente, puede considerarse el trabajo a turnos como un potencial factor de riesgo de la reproducción ya que se ha relacionado con una mayor frecuencia de abortos espontáneos, partos prematuros y bajo peso al nacer. No existe acuerdo en lo referente a las alteraciones menstruales por lo que éstas pueden ser ocasionadas por otros motivos.

Efectos sobre el uso y abuso de medicamentos.

Por el hecho de estar despierto o dormido en horas inusuales o por estar trabajando en un turno determinado, un trabajador puede tomarse un medicamento en horas en los que su absorción, su metabolismo o su acción puedan verse alteradas; también puede ocurrir que el trabajador no se tome un medicamento por no habérselo llevado al trabajo por distintos motivos. Es conocido que la acción de un medicamento depende de la hora del día, de la idiosincrasia de la persona, de los ritmos de la comida (absorción) y de la función orgánica (por ejemplo, un analgésico precisa administrarse en mayor dosis cuando el umbral del dolor es más alto –por el día– que cuando lo es más bajo –durante la noche–). Por otro lado, en relación con los trastornos psíquicos  y  del  sueño,  se  ha  observado una  mayor  prevalencia  en  el  consumo  de ansiolíticos, hipnóticos, analgésicos, protectores gástricos y antidepresivos.