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La investigación en nutrición tradicionalmente se centra en el tipo de alimento, la cantidad ingerida y características nutricionales. Sin embargo, se conoce relativamente poco el papel de la nutrición y su relación con el sistema circadiano en la ingesta alimenticia. La luz y la alimentación son los dos “zeigberts” más influyentes sobre los genes y el sistema proteico que regula los ritmos biológicos, por lo que parece muy probable, que el momento de la alimentación dentro del ciclo de las 24 horas influya en la nutrición.
Así por ejemplo, en adultos que participaban en un programa de pérdida de peso y que consumían las calorías de la cena en horas más tardías presentaban una pérdida de peso menor; en comparación con aquellos que consumían las mismas calorías en horario más temprano. Mientras que en lactantes de 12 meses, aquellos que consumen más del 50 % de sus calorías en horas nocturnas consumen un mayor porcentaje de sus calorías procedentes de las grasas en comparación con los que ingieren las calorías en horarios diurnos (38.% ± 7.8% vs. 33.1%± 6,9%, p <0.001).
Esto indica que, si bien el ritmo circadiano es autónomo y autodesarrollado, también tiene una marcada plasticidad; Así mismo la alimentación puede modificarlo, tanto desde el punto de vista molecular como conductual. De hecho, los relojes periféricos, tales como los relojes hepáticos, son especialmente sensibles a la composición y el horario de los alimentos consumidos. Además, por el momento del ritmo circadiano de la ingesta, la relación sueño-metabolismo es más compleja y de mecanismos aún desconocidos.
El triángulo ritmo circadiano-genética-nutrición
El núcleo supraquiasmático (NSQ) y los relojes periféricos
La vida del ser humano está expuesta a predecibles cambios diarios del ambiente. El ritmo circadiano interno, cuyo sincronizador principal se encuentra situado en el núcleo supraquiasmático (NSQ), se desarrolló como respuesta de los organismos a estos cambios predecibles. Esto generando ritmos y conductas que se anticiparan a estas fluctuaciones.
Este ritmo circadiano inclina a los seres humanos a alimentarse a determinadas horas y a mantener ayuno durante las horas de oscuridad. El NSQ realiza diferentes acciones y puede:
- Inhibir o activar los centros hipotalámicos que facilitan la conducta.
- Influir en los centros neuroendocrinos hipotalámicos responsables de la secreción hormonal.
- Influir en las neuronas hipotalámicas autonómicas que controlan los centros simpáticos y parasimpáticos cerebrales y espinales.
- Coordinar los relojes periféricos por diferentes vías (conductual, neuroendocrina y autonómica).
Mediante estas y otras acciones, el NSQ contribuye a las variaciones circadianas de, por ejemplo, la glucosa y la liberación de insulina. Los relojes periféricos también juegan un papel importante en estos procesos de manera independiente al NSQ. En ocasiones, el horario de la alimentación puede entrar en conflicto y desacoplar los osciladores periféricos del NSQ (6). Por ejemplo, baste señalar que en el hígado el 14% de los transcriptores rítmicos dependen de las señales sistémicas del NSQ. El 86% son dependientes de osciladores locales que pueden estar influenciados por la alimentación tanto en tipo como en horarios.
Cronodisrupción y nutrición
Durante los últimos años se ha introducido el concepto de CRONODISRUPCIÓN (CD). Este se define como la ruptura de la sincronización entre los ritmos circadianos internos y los ciclos de 24 horas medioambientales. La desincronización entre el ritmo circadiano y los ritmos fisiológicos durante un período crítico del desarrollo, puede ocasionar un peso inadecuado (concepto de desarrollo programado). Está en relación directa con la existencia de un reloj periférico en el tejido adiposo.
Siendo así, que el horario de máxima expresión de los genes más relevantes difiere en los distintos momentos del día. El horario de comida pueda afectar a la diferente movilización o acumulo de grasa en el tejido adiposo.
El papel de los genes
La genética está, como no podía ser de otra manera, en la base de la maquinaria circadiana. El control genético del sueño está íntimamente relacionado con el control genético de la ingesta. Por lo tanto, esta íntima relación nutrición/cronobiología ha propiciado la aparición de la nutrigenética. Es una rama de la ciencia que estudia la interacción entre los genes y el medioambiente en relación con patologías asociadas a la nutrición.
La expresión de los genes reloj además de estar regulada por el ciclo luz-oscuridad también puede ser regulada por estímulos no luminosos, tales como la temperatura, alimentación o fármacos. De manera que, los genes reloj representan un compendio básico de genes cuya expresión puede ser modulada por diferentes factores para mostrar intervalos de 24 h. La misma localización diversa de estos genes indica que la expresión circadiana no es una propiedad específica y única del NSQ. Así pues, la fuente dietética y el contenido graso de las membranas celulares están implicados en las alteraciones del sistema circadiano y el sistema metabólico.
Datos destacables
Algunos datos destacables de estos conceptos sobre el papel de los genes en la nutrigenética se pueden resumir en:
- Cuatro de los cinco polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs) del gen CLOCK del reloj biológico se relacionan con la obesidad y una mayor ingesta de energía. A su vez, la fuente dietética y el contenido graso de las membranas celulares están implicados en las alteraciones del sistema circadiano y el síndrome metabólico condicionando en muchos casos el estado de salud.
Por ejemplo, el efecto protector del alelo menor hacia la sensibilidad a la insulina solo está presente cuando la ingesta de ácidos grados monoinsaturados presentes en el aceite de oliva es elevada. - Los portadores del alelo menor del gen reloj PER2 rs2304672 tienen más comportamientos obesogénicos, mayores tasas de abandono de los tratamientos dietéticos, mayor tasa de picoteo, de estrés por la dieta, tendencia a saltarse el desayuno y mayor tendencia a comer cuando están aburridos (no así los portadores del alelo mayor).
Este efecto negativo de la variante genética, en cuanto a la obesidad, solo está presente cuando los hábitos alimentarios son inadecuados dando entrada al papel de la epigenética en todo este complejo sistema, a veces poco tenido en cuenta. - Muchas de las actividades intestinales están reguladas por los genes reloj y la alteración de estas actividades ocasiona problemas gastrointestinales. La expresión de los genes reloj aumenta del duodeno al colon y desde las células de la mucosa a las células epiteliales.
- La reducción del tiempo de sueño, el cronotipo vespertino y el ritmo circadiano de la temperatura están implicadas en la dificultad del control de peso para los portadores de SNP CLOCK 3111T/C. De hecho, la crono disrupción se relaciona con una baja efectividad en los tratamientos dietéticos.
Cambios a tener en cuenta
- Los osciladores periféricos reciben la información circadiana del NSQ, pero su fase también puede ser sincronizada por otros factores reguladores entre los que el ciclo ingesta/ayuno es uno de los más importantes. Entre estos osciladores periféricos, los relojes biológicos situados en el tejido adiposo, muchos de cuyos genes (alrededor del 25%) muestran ritmicidad circadiana, son capaces de regular la expresión rítmica de diversas sustancias bioactivas secretadas por el tejido adiposo como la adinopectina, la leptina y la resistina que afectan al metabolismo sistémico.
- La desincronnización de estos relojes biológicos periféricos tiene un importante papel en el desarrollo de determinadas enfermedades como es la obesidad. El 15% de todos los metabolitos identificados están controlados por el sistema circadiano; este control es independiente del sueño y la alimentación.
De manera que, los genes reloj se expresan en diferentes localizaciones en un momento determinado del día según un patrón circadiano. Tanto los elementos negativos del reloj PER2 y CRY1 como los positivos, CLOCK y BMAL1, muestran ritmicidad circadiana en su expresión y oscilan independientemente del reloj central del organismo
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