Ritmos pineal 08-

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Ritmos pineal 08-

  1. 1. RITMOSBIOLÓGICOS y GLÁNDULA PINEAL
  2. 2. RITMOS BIOLÓGICOS- Características de los ritmos biológicos, definición y nomenclatura- Osiladores circadianos- Perfiles hormonales con características rítmicas- Cronofarmacología
  3. 3. RITMOS BIOLÓGICOSUn ritmo biológico es la recurrencia de un fenómeno biológico en intervalos regulares de tiempo (Kalmus, 1935).La cronobiología es la disciplina que estudia los mecanismos y las alteraciones de las estructuras subyacentes a los procesos temporales de cada organismo bajo diversas situaciones (Halberg et al, 1977).
  4. 4. Parámetros en la caracterización y el estudio de los ritmos biológicosPeriodo- lapso entre dosacontecimientos idénticos, esel valor de la duración de unciclo completo y es el inversode la frecuencia de unevento. El periodo natural deloscilador se denomina tau yse expresa en condicionesconstantes cuando no hayinfluencia de clavestemporales externas. Eninglés se llama free running yen español “oscilaciónespontánea.
  5. 5. Parámetros en la caracterización y el estudio de los ritmos biológicosAmplitud- la diferenciaentre los puntos máximo ymínimo de la oscilación.Cuando se trata de señalesanalizadas mediante unajuste a una función coseno(Método de Cosinor), laamplitud se define como ladiferencia entre el valormesor y el valor máximo quetiene la variable en unperiodo.Mesor- el valor medio de la variable ajustada a una funcióncoseno.
  6. 6. Parámetros en la caracterización y el estudio de los ritmos biológicosFase- es un puntocualquiera del ciclo que sirvede referencia para determinaratrasos o avances, los puntosmás usados son el inicio de laactividad y la acrofase, estaúltima corresponde al puntodonde se alcanza el valormáximo del ciclo.Ángulo de fase-corresponde a la diferencia defase entre dos oscilaciones,usualmente las delsincronizador y del oscilador. oscilador
  7. 7. Los ritmos endógenos circadianos establecen una fase estable con los ciclos ambientales que poseen un valor de periodo de 24 horas, como los de la luz y la temperatura. Poseen las siguientes características:a) Son endógenos, persisten durante generaciones sin la presencia de claves temporalesb) En condiciones constantes se presenta una oscilación espontánea con un periodo cercano a las 24 horasc) Son susceptibles de sincronizar con los ritmos ambientales que poseen un valor de periodo aprox. de 24 horas como luz y oscuridadd) Pueden dejar de expresarse bajo ciertas condiciones ambientales como luz brillantee) En oscilación espontánea, el periodo para especies diurnas es mayor de 24 h; para las nocturnas, menor de 24 h
  8. 8. Clasificación de los ritmos biológicos (Enright, 1981) Ultradianos- periodos menores a 19 h. ritmos respiratorio, cardíaco Circadianos- periodos cercanos a 24 h. >29<19. Ciclos sueño-vigilia, actividad-reposo y secreciones hormonales como las de cortisol, melatonina, prolactina Infradianos- periodos mayores de 29 horas Circamensuales Circaanuales Estrales
  9. 9. Características de los ritmos biológicos Endógenos Sincronizables Ubicuos Independientes de la temperatura Hereditarios
  10. 10. Existen cambios diurnos rítmicos en la concentración circulante de varias hormonas. La explicación obvia para este fenómeno son las fluctuaciones en la tasa de secreción de estas hormonas, sin embargo existen otros factores involucrados:a) actividad de las enzimas de síntesis de las hormonasb) fluctuaciones en la tasa de degradación y del volumen sanguíneoc) cambios en la postura relacionados con los ciclos de actividad- reposod) cambios en la respuesta de las células secretoras a factores estimulantes o inhibitorios.Además, los efectos de las hormonas circulantes están influenciados por las fluctuaciones diarias en las concentraciones de proteínas transportadoras, por el número de receptores y por la capacidad de respuesta de las células blanco.
  11. 11. Los ritmos endocrinos pueden clasificarse con base en su rangode oscilación y por el grado de independencia del ritmo sueñovigilia.Rango de oscilación HormonasGrandes, mayores del 100% Cortisol y GHIntermedias, 50% Aldosterona y prolactinaPequeñas, 20-30% Testosterona y TSHMínimas FSH y LH
  12. 12. En ausencia de estímulos ambientales los ritmos circadianos seseparan en dos grandes grupos con características temporalespropias.El ritmo de GH se ajusta al de la temperatura corporal,secreción urinaria de potasio y sueño REM.Los ritmos de GH, temperatura de la piel, excreción de calcio yel sueño de ondas lentas tienen otro periodo. Estas evidenciascondujeron a Moore-Ede a plantear la existencia de dosmarcapasos primarios.
  13. 13. Glucocorticoides (GC)El pico de concentración de cortisol ocurre a la hora dedespertar y el mínimo a la hora de acostarse. Bajo unfotoperiodo invertido, el ritmo de cortisol también seinvierte, los humanos requieren de una a tres semanaspara la inversión completa. Las adrenales tienen un ritmo de secreciónautónomo que se mantiene aun in vitro y esindependiente de la concentración de ACTH. Larespuesta de las adrenales al ACTH es máxima cuandolas concentraciones plasmáticas de cortisol están en elcenit y viceversa.
  14. 14. Hormona del crecimientoPresenta grandes osilaciones, pero a diferencia de los GC esdependiente del ciclo sueño-vigilia. En los humanos aumentaescalonadamente después de comenzar el sueño y pulsosadicionales de GH ocurren en la primera mitad del sueño.Sujetos bajo un fotoperiodo de 21 horas despierto por nueve desueño exhiben un ritmo de GH de 30 horas, un periodo que excedelos límites normales de los ritmos circadianos.
  15. 15. ProlactinaAl igual que la GH, la prolactinapresenta incrementos plasmáticosnocturnos y está estrechamentevinculada con los ciclos sueño-vigilia. Sin embargo, existendiferencias marcadas, en lugar deun aumento brusco después deconciliar el sueño, característico deGH, la prolactina muestra unincremento gradual y un máximopoco después del despertar. Lasiesta provoca picos de PRL y lavigilia ausencia de incrementosnocturnos de PRL. Al parecer,existe una asociación entre lasecreción de PRL y sueño REM.
  16. 16. Aldosterona Aldosterona Bajo Na+Incrementa rápidamentedespués de levantarse yalcanza un máximoalrededor de las 16:00.Está en relación estrechacon los ritmos de ACTHy renina, dos de losfactores principales queregulan la secreción dealdosterona.
  17. 17. Tirotropina y testosteronaEl ritmo de TSH se caracterizapor un incremento brusco en latarde y alcanza su máximo cerca TSHde la medianoche. El nadir sepresenta cerca de las 16:00horas. El sueño parece tenerefectos inhibitorios sobre lasecreción de TSH; la vigiliamantiene concentraciones altasde TSH.La testosterona alcanza valores mínimos en la tarde,posteriormente se presentan incrementos graduales nocturnosdados por pulsos episódicos. Los valores máximos se alcanzan a lahora de despertar.
  18. 18. RITMOS BIOLÓGICOS EN EL SISTEMA ENDOCRINOA diferentes niveles: biosíntesis, secreción, transportadores,depuración, receptores.EJEMPLOS: Melatonina Hormona de crecimiento Glucocorticoides Prolactina TSH, etc.IMPORTANCIA CLÍNICA:1.- Viajes trasatlánticos2.- Medicina del trabajo3.- Patología4.- Farmacología
  19. 19. Oscilador biológicoDefinición – Estructura marcadora del tiempo, la cual tienela capacidad de medirlo.Características:a) reconoce las fases del ciclo ambientalb) tiene mecanismos para ajustar los cambios de fasec) se puede sincronizard) puede dirigir a otros ritmose) compensa los cambios de temperatura
  20. 20. Oscilador biológicoLocalización en mamíferos: Núcleo supraquiasmático y Glándula pineal.Núcleo supraquiasmático: - Neuronas PSA-NCAM- Neurotransmisores: arginina-vasopresina y VIP- Regula la liberación de CRH y la oxitocina- Regula la liberación de melatoninaModelo molecular:Genes: CLOCK (cromosoma 4q12), BMAL1 (heterodímero con CLOCK) yTIM (cromosoma 12q12-13).Sobrexpresión de CLOCK en núcleo supraquiasmático.
  21. 21. Glucocorticoid hormones inhibit food-induced phase-shifting of peripheralcircadian oscillators EMBO J 20:7128-36 (2001) Le Minh NThe circadian timing system in mammals is composed of a master pacemaker inthe suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus and slave clocks in mostperipheral cell types. The phase of peripheral clocks can be completely uncoupledfrom the SCN pacemaker by restricted feeding. Thus, feeding time, while notaffecting the phase of the SCN pacemaker, is a dominant Zeitgeber for peripheralcircadian oscillators.. Thus, glucocorticoid hormones inhibit the uncoupling ofperipheral and central circadian oscillators by altered feeding time
  22. 22. Mammalian circadian clockwork model. The clock mechanism comprisesinteractive positive (green) and negative (red) feedback loops. CLOCK (C,oval) and BMAL1 (B, oval) form heterodimers and activate transcription ofthe Per, Cry and Rev-Erb genes through E-box enhancers. As the levels ofPER proteins increase (P, blue circle), they complex with CRY proteins (C,diamond) and CKI/CKI (/, circle), and are phosphorylated (p). In thenucleus, the CRY–PER–CKI/CKI complexes associate with CLOCK–BMAL1 heterodimers to shut down transcription while the heterodimerremains bound to DNA, forming the negative feedback loop. For the positivefeedback loop, increasing REV-ERB levels (R, circle) act through Rev-Erb/ROR response elements in the Bmal1 promoter to repress (-) Bmal1transcription. CRY-mediated inhibition of CLOCK–BMAL1-mediatedtranscription de-represses (activates) Bmal1 transcription, because REV-ERB-mediated repression is inhibited. An activator (A, circle) maypositively regulate Bmal1 transcription (?) alone or by interacting withmPER2. There are probably kinases (?) other than CKI and CKI thatparticipate in phosphorylation of clock proteins.
  23. 23. Glándula Pineal
  24. 24. Glándula pinealNombre: cono de pino – Galeno“Tercer ojo”, centro del alma, etc.- Descartes Derivado cerebral, con cambios filogenéticos: de fotorreceptor aglándula endocrinaEvaginación del tercer ventrículoPinealocitos Reciben inervación simpática, visual (gl. cervicalsuperior vía núcleo supraquiasmático), olfatoria yacústica (hipotálamo)Produce melatonina, vasotocina, vasopresina, oxitocina, renina,péptidos
  25. 25. Estructura química de la melatonina
  26. 26. Proyecciones neurales
  27. 27. Receptores Membranales ESTRUCTURA FUNCIÓNNSQ FotoperiodoHipotálamo mediobasal y Reproducción, SOLárea preópticaCapa plexiforme exterior Función visual, adaptación ade la retina iluminación ambientalCorteza cerebral y tálamo Efectos hipnóticos y regulación de sueñoPorción tuberal de la hipófisis Secreción de LH, FSH, PRLArterias cerebrales Acción cardiovascular y termorregulación
  28. 28. Luz Fotoreceptor en retina Ganglio retinal Ganglio retino-hipotalámico Tracto genículo-hipotalámico + GABA Glutamato metabotrópico NSQ NPY Núcleos medial del NMDA Genes de expresión temprana rafé y del 5-HT puente NO Arg-vasopresina nina CRH Oxitocina m elatoNPV ACTH Preganglionares Ganglio de la columna cervical intermediolateral NE Glándula pineal superior cortisol de la columna

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