Ritmos circadianos y su relación con el sistema cardiovascular

Los ritmos circadianos son procesos biológicos que muestran oscilaciones endógenas de aproximadamente 24 horas. Estos ritmos se observan ampliamente en animales, plantas, bacterias e incluso en células cultivadas. Son impulsados por un grupo de genes llamados genes reloj.

El reloj circadiano existe como el reloj central en el núcleo supraquiasmático (SCN) en el hipotálamo, y sus tejidos periféricos sirven como reloj periférico. El SCN recibe la entrada de luz de la retina y luego transmite la información fótica a señales neuronales y / o humorales que orquestan diversos comportamientos y ritmos biológicos, como sueño-vigilia, hambre, temperatura corporal y ciclos de secreción hormonal. Aunque el SCN sincroniza el tiempo interno en varios tejidos, la evidencia creciente de experimentos in vitro y ex vivo ha demostrado que el reloj periférico puede funcionar de manera autónoma sin señales centrales o sistémicas.

Reloj circadiano en el sistema cardiovascular.

La expresión circadiana de los genes reloj en el corazón y aorta de ratón se describió por primera vez en 2001. Recientemente, se utilizó una alta resolución temporal de los datos de RNA-seq y se encontró que el 6 y el 4% de los genes codificadores de proteínas mostraron ritmos circadianos en la transcripción en el corazón y la aorta de ratones, respectivamente. Los experimentos ex vivo mostraron funciones variadas de corazón y aorta de ratón que dependían del momento en que se recolectaron los tejidos. Además, se descubrió que los corazones humanos también expresan genes reloj de manera sensible al tiempo. Los relojes funcionales también se expresan en células endoteliales cultivadas y células musculares lisas vasculares. Para estudiar el papel de los relojes circadianos en el sistema cardiovascular, recientemente se generaron varios modelos de ratones con eliminación de genes reloj específicos de tejido.

Aunque todos los tipos de células en el sistema cardiovascular tienen relojes moleculares intactos, estos relojes periféricos deben coordinarse con el reloj central para sincronizar la respuesta del corazón y los vasos sanguíneos a las variaciones diurnas en su entorno. La interrupción de los ciclos normales de día y noche, como el jet lag, conduce a la desincronización entre los relojes centrales y periféricos, la heterogeneidad de la cinética de arrastre entre diferentes órganos y la desregulación de los genes reloj. Debido a que los relojes circadianos controlan una gran cantidad de genes controlados por reloj específicos de tejido, la interrupción de este mecanismo iniciará una reacción en cadena que dará como resultado la perturbación de una amplia gama de productos bioquímicos y fisiológicos, contribuyendo potencialmente a la incidencia de enfermedades cardiovasculares. Por ejemplo, utilizando un modelo de ratón con hipertrofia cardíaca inducida por sobrecarga de presión, se encontró que la alteración del ritmo al alojar a los ratones en condiciones de luz de 10 h: condiciones de oscuridad de 10 h afectaron negativamente a la estructura y función cardíacas, así como a la expresión alterada de los genes reloj. La restauración de un ritmo diurno normal de 24 horas podría rescatar estos cambios, lo que sugiere que mantener un ritmo normal es crucial para la salud cardiovascular, al menos en mamíferos.