Ciclo circadiano significa a ideia de que todo organismo vivo no planeta Terra responde ao Sol. As plantas, os animais e os humanos têm seu comportamento determinado pelo ciclo de rotação da Terra, feito em 24 horas, regido pelo dia e pela noite.
Esse jogo de iluminação, entre claro e escuro, determina o nosso relógio biológico interno. É ele que aciona e regula funções vitais de nosso comportamento, como o sono, o metabolismo, a temperatura corporal e os níveis hormonais. Nosso relógio interno adapta nossa fisiologia às diferentes fases do dia e sua excelente precisão é vital para o nosso bem-estar.
Mas como esse relógio funciona?
Esta pergunta foi respondida pelos cientistas americanos que venceram o Prêmio Nobel de Medicina (2017) por seus estudos sobre o ciclo circadiano – expressão composta pelas palavras “ciclo de dia” em latim, remetendo à duração de “cerca de um dia”. Jeffrey Hall (Universidade do Maine), Michael Rosbash (Universidade Brandeis) e Michael Young (Universidade Rockfeller) descobriram os mecanismos moleculares que sincronizam o intervalo biológico à rotação do planeta.
De acordo com a entrevista de Mário Pedrazzoli, professor da Escola de Artes, Ciência e Humanidades da USP, para o jornal O Estado de São Paulo, a descoberta permitiu uma compreensão mais detalhada do relógio biológico.
Esse mecanismo de fato produz uma adaptação ao tempo da natureza, independentemente do nosso tempo social, que é o tempo no qual vivemos, regido pelos relógios, e que não coincide com o tempo da natureza, regido pelo dia e pela noite. O descompasso entre o tempo biológico e o social está associado a diversos problemas de saúde, que vão de doenças psiquiátricas até o câncer.”
Pedrazzoli
Entendendo o histórico de descobertas sobre o Relógio Biológico
Para entendermos como o trio de cientistas vencedores do Nobel chegou a essa descoberta, precisamos voltar um pouco no tempo.
A descoberta do fenômeno
No século XVIII, o astrônomo francês Jean-Jacques d’Ortous de Mairan observou que plantas do gênero Mimosa – conhecida como “planta dormideira” no Brasil -, têm folhas que se fecham no crepúsculo e se abrem ao amanhecer. O astrônomo descobriu que, mesmo colocada por vários dias no escuro, a planta continuava seu ciclo diário, murchando à noite e “despertando” pela manhã. O fenômeno ganhou o nome de ciclo circadiano.
O Período
Na década de 1970, os americanos Seymour Benzer e Ronald Konopla atestaram que uma mutação genética desconhecida alterava o ritmo circadiano de moscas drosófilas. A dupla batizou esse gene de Período. O mérito dos cientistas vencedores do Nobel é que eles conseguiram identificar e isolar o gene Período em 1984. Na época, Hall e Rosbash descobriram que a proteína PER, codificada por esse gene, era acumulada durante a noite e diluída durante o dia. Dessa maneira, os níveis da proteína PER oscilavam em um ciclo de 24 horas, em sincronia com o ritmo circadiano, mas ainda não entendiam como as oscilações eram geradas e mantidas.
Os cientistas formularam a hipótese de que a proteína PER era capaz de impedir sua própria síntese e, assim, regular seus próprios níveis em um ritmo contínuo e cíclico: para fazer isso, a proteína PER – que é produzida no citoplasma das células -, precisaria chegar ao núcleo celular, onde fica o material genético. Hall e Rosbash haviam demonstrado que a proteína PER aumenta no núcleo das células, mas não sabiam como ela chegava lá.
Oscilação dos níveis de proteína
Michael Young desvendou o mistério em 1994. O cientista descobriu um segundo gene ligado ao relógio biológico, batizado de Timeless (sem tempo), que codifica a proteína TIM, necessária para um ritmo circadiano normal. Young mostrou que a proteína TIM se liga à proteína PER para chegarem juntas no núcleo celular, onde bloqueiam a atividade do gene Período, detendo a produção de mais PER. Esse movimento explicou com a oscilação dos níveis de proteína acontece nas células. Porém, ainda restava descobrir o que controla a frequência das oscilações.
Frequência de oscilações
O cientista identificou um terceiro gene, chamado de Doubletime (tempo duplo), que codifica a proteína DBT, responsável por atrasar a acumulação da proteína PER. Isso permitiu explicar como as oscilações se ajustam ao ciclo de 24 horas. Nos anos seguintes, outros componentes moleculares do mecanismo foram descobertos, explicando em detalhes sua estabilidade e função. Agora reconhecemos que os relógios biológicos funcionam pelos mesmos princípios nas células de outros organismos multicelulares, incluindo os humanos. Todos conectados à luz solar.
Disritmias circadianas
A tecnologia contemporânea nos deixa cada vez mais divorciados do ritmo circadiano, pois vivemos em regimes de luz e escuridão que nada têm a ver com esse ciclo natural. Um exemplo é quando realizamos viagens que nos transportam para diferentes fusos horários, ocasionando o ‘jet leg’, mal-estar típico de quem viaja para lugares distantes. Mas o cotidiano também reflete essa falta de sincronia, pois a sociedade estabelece o tempo para todas as nossas atividades, principalmente o de trabalho e estudo.
O tempo social é fixo e não é pensado em termos de como funciona a estrutura temporal do corpo humano. A partir dessa perspectiva, precisamos discutir os impactos do trabalho noturno sobre a saúde ou como o organismo das crianças é afetado quando as aulas começam muito cedo.”
Pedrazzoli
Dessa forma, a exposição “anormal” à luz pode levar à desregulação do ciclo circadiano, prejudicando as pessoas de diversas formas, podendo, inclusive, contribuir para o desenvolvimento de doenças como diabetes, depressão e obesidade. Como exemplo podemos considerar os trabalhadores por turno, visto que seus horários de trabalho são “não naturais” e prejudicam o bom funcionamento de processos fisiológicos.
Para o tratamento de distúrbios de sono e disritmias circadianas, são utilizadas as luzes azul e branca, como os LEDs. Esse tratamento consiste em uma luz brilhante cronometrada ao longo de vários dias, alterando o ritmo circadiano e o reajustando para 24 horas. No entanto, é importante ressaltar a importância de afastar-se de emissores de luz, incluindo smartphones, tablets e telas de monitores ou televisão, na hora de dormir, já que eles possuem um efeito de estado de alerta e aumento da função cognitiva.
Lightsense e a rotina de luz
É visto que a rotina de luz não natural prejudica o nosso ritmo circadiano, desregulando-o e impondo a necessidade de tratamentos. Mas há alguma possibilidade de prevenir esse tipo de disritmia? Sim, através da mudança de cor e intensidade da luz ao longo do dia. Por exemplo, se você faz uma refeição, se sente muito cansado e precisa produzir, ao invés de investir em estimulantes, é possível alterar a temperatura da cor e a intensidade da luz para causar um efeito de mais atenção e foco, permitindo uma regulação da rotina de uma forma mais saudável.
Para que isso seja possível, é preciso ter uma tecnologia flexível, com personalização das fontes de luz, como o Lightsense, da Brilia. Com ele, é possível programar a iluminação conforme os momentos do dia e às atividades que estão sendo desempenhadas. Conheça mais sobre os conceitos de casa inteligente e Lightsense: Iluminação Digital
É como costumamos dizer: luz muda tudo!
