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Cronobiologia

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Definição

Cronobiologia é o estudo de mecanismos subjacentes aos cronômetros, estruturas no tempo, encontrados em organismos, populações e meio ambiente.

A cronobiologia é a ciência ou estudo do efeito do tempo, especialmente ritmos, nos sistemas vivos.

A cronobiologia é o ramo da biologia que estuda os ritmos fisiológicos naturais dos organismos, incluindo as pessoas.

Um exemplo de um tipo de ciclo natural que é estudado pelos cronobiologistas é o ritmo circadiano que governa nosso horário de sono. A maioria das pessoas fica acordada durante o dia e adormecida durante a noite.

Esse padrão se desenvolve cedo na vida e é notavelmente difícil de mudar. Pesquisas cronobiológicas mostraram que pessoas que trabalham à noite e dormem durante o dia sofrem de condições crônicas de saúde a taxas muito mais altas do que as que mantêm um ritmo circadiano mais típico.

A cronobiologia é o estudo de processos biológicos em relação ao tempo, especificamente no que diz respeito aos quatro ritmos ambientais, como maré, dia, lua e estação do ano.

Não se preocupa com processos lineares dependentes do tempo, como o envelhecimento.

Uma ciência biológica que estuda fenômenos relacionados ao tempo em organismos vivos.

Cronobiologia

O que é cronobiologia?

A cronobiologia é um ramo altamente interdisciplinar das ciências que se preocupa com o estudo de ritmos biológicos e processos cíclicos em organismos vivos, incluindo animais, plantas, bactérias e fungos.

As pessoas que trabalham nesse campo podem aplicá-lo de várias maneiras, desde o tratamento de pacientes com distúrbios do sono até o estudo dos processos envolvidos no desenvolvimento de colônias de fungos.

Alguns exemplos de campos integrados à cronobiologia incluem: genética molecular, anatomia, fisiologia, comportamento, física, biologia celular e química.

Muitos organismos vivos têm algum tipo de relógio interno. Este relógio regula um grande número de ciclos biológicos que ocorrem regularmente e geralmente dependem do tempo.

Muitos dos processos no corpo seguem cronogramas muito específicos, como o ciclo REM de 90 minutos em humanos adormecidos ou o processo de divisão celular em vários animais. O relógio interno é capaz de regular uma ampla variedade de processos e sua função pode ser influenciada por fatores ambientais e genéticos.

Os pesquisadores analisam o impacto do meio ambiente nos ritmos biológicos, estudando os ritmos lunares e solares e o papel da dieta, comportamento e outras atividades na manutenção do tempo interno.

Os cronobiologistas estudam tópicos como o que faz com que os ritmos internos sejam jogados fora do controle, como os ciclos podem ser interrompidos artificialmente para alcançar vários objetivos desejados e como os ciclos normais podem ser restaurados após uma interrupção.

Eles também estão interessados nos processos evolutivos subjacentes aos processos biológicos cíclicos.

Os cronobiologistas podem ser encontrados no campo e no laboratório, trabalhando com uma grande variedade de organismos vivos.

Compreender os processos dependentes do tempo envolvidos no desenvolvimento e no funcionamento comum pode ser muito importante para entender um organismo ou rastrear pistas que fornecem informações sobre um determinado organismo, ecossistema ou rede interconectada.

A cronobiologia pode até ser usada em forense; por exemplo, um pesquisador pode usar eventos conhecidos dependentes do tempo, como o ciclo de vida dos insetos, para determinar a hora da morte.

Uma área de particular interesse na cronobiologia são os distúrbios do sono. Os distúrbios do sono podem ser observados em seres humanos em todo o mundo e são altamente variáveis.

Os pesquisadores esperam entender o que causa distúrbios do sono, para que possam aprender mais sobre os possíveis tratamentos, e também estão interessados nas pressões ambientais e culturais que causam alterações fundamentais nos padrões biológicos.

Por exemplo, um trabalhador do turno da noite deve desenvolver um relógio interno muito diferente daquele em que nasceu, e entender como isso acontece pode ser esclarecedor para um pesquisador de cronobiologia.

O que são ritmos biológicos?

Ritmos biológicos estão por toda parte.

As mudanças diárias no sono e na vigília, a migração anual de pássaros e as variações de maré no comportamento dos animais costeiros: todos esses são exemplos de ritmos biológicos.

O campo da cronobiologia estuda esses ritmos nos organismos vivos e como eles são sintonizados por pistas do mundo exterior.

Os ritmos circadianos (ritmos que se repetem aproximadamente a cada 24 horas) são os ritmos biológicos mais importantes. Não apenas o sono e a vigília são influenciados pelos ritmos circadianos, mas também muitas outras funções corporais mostram um ritmo circadiano, como temperatura corporal, secreção de hormônios, metabolismo e função de órgãos.

Esses ritmos permitem que os organismos se antecipem e se adaptem às mudanças cíclicas no ambiente causadas pela rotação diária da Terra em seu eixo.

Nos seres humanos e em outros mamíferos, os ritmos circadianos no corpo são sincronizados com o ambiente por um relógio mestre localizado nos núcleos supraquiasmáticos (SCN), uma pequena região cerebral localizada logo acima do cruzamento dos nervos ópticos. O SCN recebe informações sobre a luz e as trevas diretamente dos olhos, integra essa entrada e as transmite a relógios circadianos celulares localizados em todo o resto do corpo.

Dessa maneira, os ritmos circadianos no comportamento e na fisiologia são sincronizados com o ciclo claro-escuro externo.

Embora os ritmos circadianos exijam a entrada (como luz) do ambiente para sincronizar com o dia de 24 horas, uma característica fundamental desses ritmos é que eles são auto-sustentados, o que significa que continuam a pedalar por um período de aproximadamente 24 horas. a ausência de qualquer sugestão que dê tempo ao meio ambiente. Assim, mesmo na escuridão constante sob condições controladas de laboratório, muitas funções corporais continuam mostrando um ritmo de aproximadamente 24 horas. Nos seres humanos, o período circadiano intrínseco é em média 24,2 h, variando entre 23,5 e 24,6 na população saudável. Essa variação no período circadiano explica por que algumas pessoas são madrugadores e outras são corujas noturnas.

Em nível molecular, os ritmos circadianos são gerados por um mecanismo de feedback que envolve mudanças cíclicas na expressão de certos genes. As proteínas codificadas por dois desses genes, chamados CLOCK e BMAL1, ativam a atividade de outros genes, chamados Per e Cry. Por sua vez, as proteínas PER e CRY diminuem a atividade das proteínas CLOCK e BMAL1, criando um loop recorrente de genes que são ativados e desativados, que se repete aproximadamente a cada 24 horas. Esse mecanismo de feedback molecular está presente em praticamente todas as células do corpo – das células do fígado às células da pele. Por fim, direciona os ritmos circadianos nos processos celulares, metabolismo, fisiologia e comportamento, garantindo que todas essas funções ocorram no lugar certo, na hora certa do dia.

A interrupção do relógio circadiano pode contribuir para problemas de saúde. Isso ocorre, por exemplo, durante o trabalho noturno ou o jet lag, no qual há uma incompatibilidade entre a exposição à luz, a ingestão de alimentos e outras dicas do ambiente externo com o tempo dos ritmos circadianos no corpo. A longo prazo, a perda repetida de coordenação entre os ritmos circadianos e as sugestões ambientais pode aumentar o risco de uma série de doenças como diabetes, doenças cardíacas e certos tipos de câncer.

Estar em sintonia com o relógio interno pode ser a chave para a saúde e o bem-estar.

A regulação dos ritmos circadianos em outros organismos, variando de cianobactérias a fungos e de plantas a insetos, todos seguem os mesmos princípios gerais. De fato, foi a descoberta do mecanismo de feedback molecular nas moscas da fruta que levou ao Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 2017.

As plantas podem usar seus relógios circadianos para cronometrar as flores na estação correta.

Resumo

Cronobiologia é uma palavra formada por duas expressões: Crono e Biologia. Crono vem do grego Khronos também conhecido por Aión ou Éon. Biologia, por sua vez vem do grego biós (vida) e logos (conhecimento, estudo). É o ramo da Ciência que estuda a vida.

Portanto, Cronobiologia significa o ramo da Ciência dedicado ao estudo da Biologia em função do Tempo.

Mais especificamente: os ritmos e os fenômenos fisicos e bioquímicos, cíclicos e periódicos que ocorrem nos seres vivos.

Ora, fenômenos cíclicos e regulares ocorrem no mundo em geral ao qual pertencemos: o ciclo dia-e-noite, as estações do ano, o fenômeno cíclico das marés. Os exemplos são inúmeros.

Cada uma destas atividades cíclicas e periódicas tem impacto sobre a Vida e suas manifestações.

Cada um dos fatore ambientais que determinam a natureza deste impacto é denominado Zeitgeber, (o ?doador? do tempo); melhor dizendo, o ?sincronizador? ou ?temporizador?.

Por exemplo, há seres cuja atividade é noturna e outros cuja atividade é diurna, que são assim definidas pelas condições de iluminação: o Zeitgeber.

Se colocarmos seres noturnos em condições de iluminação, certos aspectos de seu comportamento irão se modificar: é o ?mascaramento? de sua verdadeira natureza. Por exemplo, a importância da regularidade da alimentação como um dos mais poderosos sincronizadores (Zeitgeber) metabólicos existentes, que modula a atividade do relógio biológico em condições de privação de estímulos externos. Se alterarmos o ritmo da alimentação iremos ?mascarar? tudo aquilo que se lhe decorre. Nossos ritmos hormonais, por exemplo, se manterão constantes se nos alimentarmos regularmente, mesmo na ausência do ciclo dia-noite… Poderão se alterar se mudarmos esta regularidade.

Como é que o organismo percebe estas mudanças? Como faz para se modificar em relação a elas?

Em primeiro lugar, sabemos da existência de neurônios situados numa estrutura chamada de Núcleo Supra Quiasmático do Hipotálamo Anterior.

Estes neurônios são responsáveis pelos ritmos circadianos, ou seja, de cerca de um dia, sinalizando a necessidade de mudanças adaptativas às condições ambientais. Eles constituem o nosso relógio interno, o nosso Relógio Biológico, simplesmente porque informações sobre o ambiente chegam até estes núcleos, sinalizando o que está acontecendo fora do organismo, estabelecendo assim os parâmetros que determinam nossas reações internas.

Em segundo lugar, todos nós temos uma glândula chamada pineal, responsável pela produção de um hormônio chamado melatonina. A luz, percebida pelas retinas, ?sinaliza? para a pineal que a noite está chegando.

Em resposta, ela aumenta a produção da melatonina, que sinalizará para todo organismo que a noite está chegando: é a ?noite internalizada?.

Observaremos, como conseqüências, modificações da secreção hormonal, variações da de temperatura corporal, estabelecimento do ciclo de vigília/sono, mudanças bioquímicas importantes, tais como a disponibilidade de glicose, de colesterol e de outras substâncias.

Em última análise: o ambiente ?internalizado? determina as alterações adaptativas do organismo..

Quando viajamos no sentido leste-oeste, podemos sofrer do já conhecido fenômeno do ?jet leg?, que nada mais é do que um distúrbio causado pela não sincronização do organismo às novas condições de iluminação; em última análise, ao fuso horário. Felizmente, é coisa que desaparece com uma nova sincronização, que acaba acontecendo com o passar dos dias, mas que se não levada em conta pode ter desastrosas conseqüências.

Outro campo é o conhecimento das funções orgânicas que dependem das condições de iluminação e que se repetem a cada dia. Em endocrinologia, sabe-se que as crianças crescem mais durante o sono, pois é nele que são produzidas e liberadas maiores quantidades do hormônio do crescimento. Na verdade, nossos avós já sabiam disso, pois nos mandavam dormir cedo para crescermos!

Na Psicologia e na Psiquiatria, diversos processos cognitivos dependem de atividade cíclica, tais como o aprendizado e memória.

Estas capacidades dependem do cronotipo do indivíduo (isto é, se ele funciona melhor de manhã – (matutinos ou a noite), que sofre alterações ao longo da infância e da adolescência: o pré-adolescente é mais comumente matutino e se transforma no adolescente, que é mais comumente vespertino. O cronotipo definitivo só vai se estabelecer mais tarde. Se as escolas levassem este fato em conta, as condições de aprendizagem e memória, entre outras funções, certamente seriam melhores.

Na minha prática clínica, acompanhei o caso de um jovem estudante de direito de cronotipo vespertino, que só começava a ?funcionar? depois do almoço e não se adaptava às condições usuais de estudo e trabalho.

Já havia até mesmo tomado melatonina na tentativa de se sincronizar com as expectativas normais da nossa cultura. Nada adiantara.

A solução que encontramos? Transferir-se para um curso noturno de direito.

Depois, prestou concurso e foi ser Juíz: hoje, chega no Fórum na hora do almoço, leva os processos para casa, para trabalhar de madrugada. Solução fácil e eficiente, sem qualquer medicamento!

A cronobiologia também se relaciona com outros aspectos da prática médica: desde a influência sobre o próprio desempenho do Homem no trabalho, muitas vezes obrigado a trabalhar em condições antinaturais (plantões de trabalho à noite alternados com o durante dia, sem descanso, sem levar em consideração a sua ação sobre o organismo), até a definição de qual é o melhor momento da administração de um medicamento, que deve sempre levar em conta o conhecimento dos ritmos biológicos.

Quem trabalha com endocrinologia e com metabolismo, sabe que os hormônios da tireóide devem ser administrados pela manhã em jejum, enquanto que os medicamentos contra o colesterol (as estatinas, por exemplo) têm uma ação muito mais eficiente quando administrados à noite.

O aumento do conhecimento sobre as características muito particulares do ser humano pode fazer com que passemos a valorizar a sua individualidade, reduzindo, através de medidas simples e racionais, possíveis danos sobre a sua saúde e seu desempenho profissional.

História da Cronobiologia

A maioria de nós tem muito pouco conhecimento sobre o relógio interno do corpo humano. No entanto, uma ciência jovem da Europa chamada cronobiologia vem ganhando importância nos últimos 30 anos.

Cronobiologia refere-se ao ciclo dia-noite que afeta o organismo humano quando a Terra gira. Desde o início da humanidade, a história humana tem sido moldada pela luz e pelas trevas.

Temporizadores geneticamente manifestados residem profundamente em nossos corpos que controlam esse ritmo fundamental. Quanto mais inteligentemente absorvemos suas informações, mais útil ela é. Essa conexão é importante na prevenção e tratamento de doenças, bem como no processo de cicatrização.

Os primórdios da cronobiologia remontam ao século XVIII.

O astrônomo Jean Jacques d’Ortous de Mairan relatou movimentos foliares diários da mimosa. Através da experimentação, ele foi capaz de mostrar que as folhas continuam balançando em um ritmo circadiano, mesmo na escuridão permanente.

Cientistas renomados como Georg Christoph Lichtenberg, Christoph Wilhelm Hufeland, Carl von Linné e – o mais importante – Charles Darwin relataram fenômenos rítmicos semelhantes.

No entanto, foi apenas no século 20 que a pesquisa em cronobiologia realmente começou. Wilhelm Pfeffer, Erwin Bünning, Karl von Frisch, Jürgen Aschoff, Colin Pittendrigh e Arthur Winfree estão entre seus pioneiros.

Fonte: www.psiconeuroendocrinologia.com.br/www.ufpa.br/www.chronobiology.com/www.dictionary.com/www.wisegeek.org/www.chronobiology.ch/daily.jstor.org/srbr.org

 

 

 

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