Un equipo de científicos del CONICET en el Instituto Leloir, junto a colegas internacionales, logró un avance clave para entender el reloj biológico y su impacto en la salud. Utilizando la mosca Drosophila melanogaster como modelo, descubrieron que las neuronas que regulan este reloj sufren modificaciones estructurales y funcionales a lo largo del día, lo que ayuda a explicar por qué es fundamental respetar los ciclos de sueño y vigilia.
El reloj biológico, un conjunto diverso de neuronas, no solo regula el sueño, sino también funciones vitales como la presión arterial, la digestión, la frecuencia cardíaca y hasta los ritmos de ovulación. Su mal funcionamiento está relacionado con enfermedades graves como ciertos tipos de cáncer, diabetes tipo 2 y obesidad, por lo que comprender su funcionamiento molecular es clave para la medicina.
La investigadora Fernanda Ceriani, del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-FIL) y jefa del Laboratorio de Genética del Comportamiento de la Fundación Instituto Leloir, explicó que “a la mañana, las mitocondrias son pequeñas, redondas y vigorosas, pero hacia la noche se vuelven alargadas y se fusionan”. Esto indicaría que durante el sueño nocturno las mitocondrias se reciclan y rejuvenecen, preparando a las células para el día siguiente.
Este hallazgo, publicado en la revista Current Biology, fue posible gracias a la microscopía electrónica volumétrica, que permitió observar por primera vez la ultraestructura de las mitocondrias dentro de las neuronas reloj. “Somos los primeros en observarlo a este nivel, adentro de neuronas reloj”, destacó Ceriani.
¿Cómo funciona el reloj biológico?
El reloj biológico funciona con ciclos de 24 horas llamados ritmos circadianos, que sincronizan funciones como la liberación hormonal y el metabolismo con el ambiente. Un reloj central en el hipotálamo responde a la luz y la oscuridad, y varios relojes periféricos regulan otros tejidos. Cuando este sistema falla, puede provocar desde insomnio y depresión hasta diabetes y bajo rendimiento cognitivo.
En 2008, Ceriani y su equipo ya habían mostrado que las neuronas del sistema circadiano de la mosca cambiaban de forma durante el día, y luego confirmaron que este fenómeno también ocurre en ratones, lo que sugiere que está presente en mamíferos, incluido el ser humano.
El nuevo estudio contó con la colaboración de los grupos de Horacio de la Iglesia, cronobiólogo argentino en la Universidad de Washington, y Mark Ellisman, experto en microscopía de la Universidad de California en San Diego. La tecnología avanzada permitió superar los límites de resolución de la microscopía de fluorescencia para ver detalles celulares inéditos.
Micaela Rodríguez-Caron, becaria doctoral del CONICET y primera autora, explicó que el microscopio electrónico de barrido con cortes del tejido les permitió observar la ultraestructura celular. Además, Juan Ignacio Ispizua agregó que no solo las mitocondrias cambian, sino también las conexiones sinápticas y la liberación de neuropéptidos, mostrando una gran plasticidad en la red neuronal a lo largo del día.
Este descubrimiento abrió una nueva línea de investigación para el grupo de Ceriani, que ahora busca entender mejor cómo estas transformaciones neuronales afectan la fisiología diaria. La científica reflexionó: “Cuando uno entiende que este proceso está ocurriendo, de alguna manera puede comprender el porqué de la importancia de respetar los ciclos de sueño y vigilia”.
El estudio contó también con la participación de los becarios Francisco Tassara y Christian Carpio, y el investigador Julián Gargiulo. Los resultados aportan una mirada inédita sobre la relación entre estructura neuronal y ritmos circadianos, con implicancias directas para la salud humana y la medicina del sueño.
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