Cronobiologia - Chronobiology

Visão geral, incluindo alguns parâmetros fisiológicos , do ritmo circadiano humano ("relógio biológico") .

A cronobiologia é um campo da biologia que examina os processos de tempo , incluindo fenômenos periódicos (cíclicos) em organismos vivos, como sua adaptação aos ritmos solar e lunar . Esses ciclos são conhecidos como ritmos biológicos. Cronobiologia vem do grego antigo χρόνος ( chrónos , que significa "tempo") e biologia , que se refere ao estudo, ou ciência, da vida . Os termos relacionados chronomics e chronome foram usadas em alguns casos para descrever quer os moleculares mecanismos envolvidos nos fenómenos cronobiológicos ou os aspectos mais quantitativos de chronobiology, particularmente quando é necessária a comparação de ciclos entre organismos.

Os estudos cronobiológicos incluem, mas não se limitam a , anatomia comparativa , fisiologia , genética , biologia molecular e comportamento de organismos relacionados com seus ritmos biológicos . Outros aspectos incluem epigenética , desenvolvimento, reprodução, ecologia e evolução.

O sujeito

A cronobiologia estuda as variações do tempo e da duração da atividade biológica em organismos vivos que ocorrem para muitos processos biológicos essenciais. Estes ocorrem (a) em animais (comendo, dormindo, acasalando, hibernando, migração, regeneração celular, etc.), (b) em plantas (movimentos das folhas, reações fotossintéticas , etc.) e em organismos microbianos, como fungos e protozoários . Eles foram encontrados até mesmo em bactérias , especialmente entre as cianobactérias (também conhecidas como algas azul-esverdeadas, veja os ritmos circadianos bacterianos ). O ritmo mais bem estudado em cronobiologia é o ritmo circadiano , um ciclo de aproximadamente 24 horas mostrado por processos fisiológicos em todos esses organismos. O termo circadiano vem do latim circa , que significa "ao redor" e morre , "dia", que significa "aproximadamente um dia". É regulado por relógios circadianos .

O ritmo circadiano pode ainda ser dividido em ciclos de rotina durante o dia de 24 horas:

  • Diurno , que descreve organismos ativos durante o dia
  • Noturno , que descreve organismos ativos durante a noite
  • Crepuscular , que descreve animais principalmente ativos durante o amanhecer e o anoitecer (ex: veados-de-cauda-branca, alguns morcegos)

Enquanto os ritmos circadianos são definidos como regulados por processos endógenos , outros ciclos biológicos podem ser regulados por sinais exógenos. Em alguns casos, os sistemas multi-tróficos podem exibir ritmos acionados pelo relógio circadiano de um dos membros (que também pode ser influenciado ou redefinido por fatores externos). Os ciclos endógenos da planta podem regular a atividade da bactéria, controlando a disponibilidade do fotossintato produzido pela planta.

Muitos outros ciclos importantes também são estudados, incluindo:

Dentro de cada ciclo, o período de tempo durante o qual o processo está mais ativo é denominado acrofase . Quando o processo está menos ativo, o ciclo está em sua batifase ou fase de vale . O momento particular de maior atividade é o pico ou máximo ; o ponto mais baixo é o nadir .

História

Um ciclo circadiano foi observado pela primeira vez no século 18 no movimento das folhas das plantas pelo cientista francês Jean-Jacques d'Ortous de Mairan . Em 1751, o botânico e naturalista sueco Carl Linnaeus (Carl von Linné) projetou um relógio de flores usando certas espécies de plantas com flores . Ao organizar as espécies selecionadas em um padrão circular, ele desenhou um relógio que indicava a hora do dia pelas flores que se abriam a cada hora. Por exemplo, entre os membros da família das margaridas , ele usou a planta da barba do falcão, que abriu suas flores às 6h30, e o gavião, que não abriu as flores antes das 7 da manhã.

O simpósio de 1960 no Cold Spring Harbor Laboratory lançou as bases para o campo da cronobiologia.

Foi também em 1960 que Patricia DeCoursey inventou a curva de resposta de fase , uma das principais ferramentas usadas no campo desde então.

Franz Halberg, da Universidade de Minnesota , que cunhou a palavra circadiano , é amplamente considerado o "pai da cronobiologia americana". No entanto, foi Colin Pittendrigh, e não Halberg, quem foi eleito para liderar a Sociedade de Pesquisa em Ritmos Biológicos na década de 1970. Halberg queria mais ênfase nas questões humanas e médicas, enquanto Pittendrigh tinha mais formação em evolução e ecologia. Com Pittendrigh como líder, os membros da Sociedade faziam pesquisas básicas sobre todos os tipos de organismos, plantas e também animais. Mais recentemente, tem sido difícil conseguir financiamento para essa pesquisa em quaisquer outros organismos além de camundongos, ratos, humanos e moscas de fruta .

Desenvolvimentos de pesquisa

Luz e melatonina

Mais recentemente, a fototerapia e a administração de melatonina foram exploradas por Alfred J. Lewy ( OHSU ), Josephine Arendt ( Universidade de Surrey , Reino Unido) e outros pesquisadores como um meio para redefinir os ritmos circadianos humanos e animais. Além disso, a presença de luz de baixo nível à noite acelera em 50% o rearranjo circadiano de hamsters de todas as idades; Acredita-se que isso esteja relacionado à simulação do luar.

Na segunda metade do século 20, contribuições e formalizações substanciais foram feitas por europeus como Jürgen Aschoff e Colin Pittendrigh , que perseguiram visões diferentes, mas complementares, sobre o fenômeno do arrastamento do sistema circadiano pela luz (paramétrico, contínuo, tônico, gradual vs. não paramétrico, discreto, fásico, instantâneo, respectivamente).

Cronotipos

Os humanos podem ter uma propensão a ser pessoas da manhã ou da noite; essas preferências comportamentais são chamadas de cronotipos para os quais existem vários questionários de avaliação e correlações de marcadores biológicos.

Hora das refeições

Existe também um relógio biológico que pode ser alimentado, que não se limita ao núcleo supraquiasmático. A localização deste relógio foi disputada. Trabalhando com camundongos, no entanto, Fuller et al. concluíram que o relógio alimentável parece estar localizado no hipotálamo dorsomedial . Durante a alimentação restrita, ele assume o controle de funções como o tempo de atividade, aumentando as chances de o animal localizar recursos alimentares com sucesso.

Padrões diurnos na Internet

Em 2018, um estudo publicado na PLoS ONE mostrou como 73 indicadores psicométricos medidos no conteúdo do Twitter seguem um padrão diurno. Um estudo de acompanhamento publicado na Chronobiology International em 2021 mostrou que esses padrões não foram interrompidos pelo bloqueio de 2020 no Reino Unido.

Moduladores de ritmos circadianos

Em 2021, os cientistas relataram o desenvolvimento de um modulador de ritmos circadianos dos tecidos, responsivo à luz, com duração de dias, por meio da inibição de Ck1 . Esses moduladores podem ser úteis para pesquisa cronobiológica e reparo de órgãos que estão "fora de sincronia".

Outros campos

A cronobiologia é um campo de investigação interdisciplinar. Ele interage com a medicina e outras áreas de pesquisa, como medicina do sono , endocrinologia , geriatria , medicina esportiva , medicina espacial e fotoperiodismo .

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos