Ritmos biológicos, melatonina e a regulação do metabolismo energético

[pic 1]

PROGRAMA INTERINTITUCIONAL DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FISIOLÓGICAS ASSOCIAÇÃO AMPLA UFSCar/UNESP

UNESP[pic 2]

Nome: Jeferson de Almeida

Tema: Ritmos biológicos, melatonina e a regulação do metabolismo energético.

Prof. José Cipolla-Neto

A cronobiologia é um ramo da ciência biológica que estuda a organização temporal dos seres vivos. Um dos seus pressupostos básicos e que tenham ocorrido ao longo do processo evolutivo, fenômenos adaptativos nos seres vivos em resposta à pressão seletiva exercida pela organização temporal de fenômenos geofísicos ambientais.

Supõe-se, ainda, que as sequências de eventos ambientais recorrentes e periódicos, como a alternância entre o dia e a noite, os ciclos de gravitação, as estações do ano e os fenômenos físico-químicos a elas associados (luminosidade, temperatura, tensão de oxigênio), possam ter sido fatores poderosos de pressão seletiva desde o momento da própria organização original do material biológico.  

Assim, como uma forma de adaptação aos fatores cíclicos ambientais, os seres vivos teriam desenvolvidos ao longo da evolução, uma distribuição temporal de suas funções ao longo do dia e da noite, do mês ou do ano. Os eventos biológicos que apresentam uma repetição periódica recebem o nome de ritmos biológicos. Ao fenômeno de recorrência sistemática, regular e periódica de eventos biológicos dá-se o nome de ritmicidade biológica.  

Os ritmos biológicos são classificados em três grandes grupos: ritmos circadianos; cujas flutuações completam a cada 24 h aproximadamente, ritmos ultradianos; que apresentam mais de um ciclo completo de 24 h e ritmos infradianos; cujo período de repetição é maior do que 28 h.

As características da ritmicidade circadianas são capazes de gerar os períodos dos diversos ritmos que são chamados de osciladores endógenos, marca passos ou relógios biológicos. Esses osciladores têm a propriedade de poderem ser sincronizados por fatores cíclicos ambientais, fenômeno chamado de sincronização ou arrastamento. Eles são capazes de ajustar o período e a fase dos osciladores e são chamados de zeitgebers. O sincronizador ambiental mais poderoso dos seres vivos é a alternância entre o dia e noite.

Em situação chamada de livre-curso, os ritmos se expressam de forma fiel, as características endógenas dos osciladores. Os períodos dos ritmos circadianos em livre-curso tornam-se ligeiramente diferente do período expresso em condições de arrastamento (que é de exatamente 24 h).  Tanto em condições de arrastamento quanto de livre-curso, os ritmos endógenos matem entre si relações temporais constantes que é chamada de ordem temporal interna.

Existe uma sincronização dos ritmos endógenos com o meio ambiente e a manutenção da ordem temporal interna são necessária para expressão normal de qualquer organismo. A ruptura desses padrões resulta em uma ameaça para a saúde e possivelmente em redução na expectativa de vida.

A organização do sistema circadiano de temporização ao nível da organização intrinsecamente celular, bioquímica e molecular que podem ser entendidos os fenômenos típicos das expressões rítmicas circadianas: os mecanismos e vias que garantem os efeitos sincronizadores de agentes físicos ambientais sobre os osciladores

celulares, assim como as vias bioquímicas que acoplam esses osciladores aos diferentes sistemas funcionais da célula, garantindo sua temporização circadiana.

A compreensão dos mecanismos do relógio biológico ao nível celular mostra a presença de ritmicidade circadiana nos neurônios dos NSQ, com períodos diferentes onde alças regulatórias da transcrição e tradução gênicas dos chamados genes do relógio clock genes têm sido postuladas como modelos para a geração dos ritmos circadianos.  Dessa forma, a ritmicidade circadiana parece depender de ciclos bioquímicos que envolvem processos de transcrição, tradução, interação proteica, processos de fosforilação, degradação proteica, translocação para o núcleo e interação com o material genômico fechando alças de regulação positiva ou negativa da expressão gênica que são capazes de gera ciclos de 24 h.  

A glândula pineal é regulada por comandos do ciclo de iluminação ambiental, de forma indireta, através de projeções da retina para estruturas diencefálicas que, projetando-se para o simpático cervical, atingem a glândula pineal. A glândula pineal tem o papel de sintetizar a melatonina que vai sinalizar para o organismo se é dia ou noite e os sentidos das estações do ano.

A melatonina é uma indolamina derivada do triptofano, a sua molécula é respectivamente hidrossolúvel e lipossolúvel no seu conjunto anfifilicidade com essas características anfifílicas a melatonina pode atingir todos os compartimentos do organismo, atravessando inclusive as membranas celulares e de organelas de forma a poder interagir com vários sistemas funcionais subcelulares em particular a mitocôndrias.

O sistema neural envolvido no controle do metabolismo da glândula pineal origina-se no núcleo paraventricular hipotalâmico que de forma direta e indireta, projeta-se sobre a coluna intermediolateral da medula torácica alta e consequentemente sobre neurônios pré-ganglionares do sistema nervoso autônomo simpático. Estes neurônios se projetam para os gânglios cervicais superiores que através dos ramos carotídeos internos e nervos conários, projetam-se para a glândula pineal. Por outro lado, o ritmo diário da produção de melatonina depende de sistema neural que classificamente controla a ritmicidade circadiana e começa na retina, projetando-se através da via retino hipotalâmica para regiões hipotalâmicas periquiasmáticas principalmente o núcleo supraquiasmáticos que por sua vez conecta-se com o núcleo paraventricular hipotalâmico controlando ao longo das 24 há atividade da via neural responsável pela síntese da melatonina.