Un estudio liderado por investigadores del CONICET logró observar, por primera vez, cómo a lo largo del día se modificaron las mitocondrias de neuronas clave del reloj biológico.
El reloj biológico constituye uno de los sistemas más complejos y determinantes del organismo, al regular funciones vitales que abarcan desde el sueño y la vigilia hasta la actividad del sistema inmune, el metabolismo, la temperatura corporal y la presión arterial. Su funcionamiento coordinado permite que múltiples procesos fisiológicos se activen en el momento adecuado a lo largo del día.
La evidencia científica acumulada durante las últimas décadas vinculó las alteraciones de este sistema con una mayor susceptibilidad al desarrollo de enfermedades crónicas, como patologías cardiovasculares, diabetes tipo 2, obesidad y ciertos tipos de cáncer, además de trastornos del ánimo, del sueño y del rendimiento cognitivo. Comprender su dinámica interna se volvió, por lo tanto, una prioridad para la investigación biomédica.
En ese marco, el estudio de los mecanismos moleculares y celulares que sostuvieron los ritmos circadianos permitió avanzar en la identificación de procesos invisibles hasta hace pocos años, pero decisivos para explicar cómo el organismo logró adaptarse a los ciclos ambientales de luz y oscuridad.
En ese sentido y de acuerdo con la información a la que accedió Diario NCO, un trabajo científico internacional, coliderado por la investigadora del CONICET Fernanda Ceriani, consiguió registrar cambios estructurales y funcionales en neuronas que formaron parte del reloj biológico.
Neuronas reloj y energía celular
Según el reporte consultado, la investigación se realizó en moscas Drosophila melanogaster, un modelo experimental ampliamente utilizado por compartir mecanismos biológicos esenciales con los seres humanos.
Los resultados, publicados en la revista Current Biology, permitieron observar cómo variaron, a lo largo del día, la forma, la cantidad y el volumen de las mitocondrias, estructuras responsables de producir la energía necesaria para el funcionamiento celular. Este nivel de detalle no había sido alcanzado previamente en neuronas del sistema circadiano.
Mediante el uso de microscopía electrónica volumétrica, el equipo logró acceder a la ultraestructura celular y documentar transformaciones dinámicas que acompañaron el paso de las horas, aportando una nueva dimensión al estudio del reloj biológico y su relación con la fisiología general del organismo.
Cambios diarios en las “fábricas de energía”
Las observaciones mostraron que, durante la mañana, las mitocondrias presentaron un tamaño reducido y una forma más redondeada, asociada a un estado funcional activo. Hacia la noche, en cambio, se volvieron más alargadas y tendieron a fusionarse, un proceso que sugirió mecanismos de reciclado y reorganización interna.
Según explicó el estudio, estas transformaciones indicaron que las mitocondrias atravesaron ciclos diarios de rejuvenecimiento funcional, lo que reforzó la idea de que el descanso nocturno cumplió un rol central en la recuperación energética de las neuronas. En ese sentido, el estudio aportó una base celular concreta para comprender por qué dormir resultó clave para el funcionamiento cerebral.
La investigación destacó que estos cambios reflejaron variaciones en el estado fisiológico de las células y que, hasta el momento, no habían sido observados con este nivel de precisión dentro de neuronas que regularon los ritmos circadianos.
Ritmos circadianos y salud integral
Por otra parte, el reporte señaló que Ee reloj biológico operó como un sistema interno capaz de imponer ciclos de aproximadamente 24 horas, conocidos como ritmos circadianos, que ordenaron procesos como la liberación hormonal, el metabolismo y los patrones de sueño.
En sintonía con lo planteado anteriormente, la investigación expuso que este sistema incluyó un marcapasos central, ubicado en el hipotálamo, y múltiples relojes periféricos distribuidos en distintos tejidos.
La correcta sincronización de este engranaje dependió, en gran medida, de señales ambientales como la luz y la oscuridad. Cuando este equilibrio se alteró, las consecuencias se manifestaron en forma de insomnio, disminución de las defensas, trastornos del ánimo y mayor riesgo de enfermedades metabólicas y cardiovasculares.
En tanto el estudio reforzó la noción de que los ritmos circadianos no solo regularon comportamientos observables, sino que también se expresaron en transformaciones profundas dentro de las células, con impacto directo sobre la salud humana.
Un camino de investigación sostenido en el tiempo
En cuanto a los antecedentes del caso, en 2008, el equipp había descubierto que las neuronas del sistema circadiano de la mosca adulta cambiaron de forma a lo largo del día, un hallazgo que marcó un punto de inflexión en el área. Desde entonces, el equipo se propuso comprender los procesos que explicaron esa plasticidad diaria.
Años más tarde, junto a investigadores de la Universidad de Washington, comprobaron que estas transformaciones también ocurrieron en ratones, lo que permitió inferir que el fenómeno se repitió en otros mamíferos, incluido el ser humano. El nuevo trabajo profundizó esa línea de investigación al revelar qué sucedió dentro de las neuronas.
La alianza con grupos internacionales, entre ellos los liderados por Horacio de la Iglesia y por Mark Ellisman, permitió acceder a tecnologías de microscopía electrónica de alta resolución que no estuvieron disponibles en el país, ampliando de manera decisiva el alcance del estudio.
Mirar dentro de las neuronas
A su vez, el uso de un microscopio electrónico de barrido modificado para realizar cortes seriados del tejido permitió reconstruir imágenes tridimensionales del interior celular. Según explicó la becaria doctoral del CONICET Micaela Rodríguez-Caron, esta técnica hizo posible observar detalles que superaron las limitaciones de la microscopía de fluorescencia utilizada previamente.
El análisis reveló que, además de las mitocondrias, también variaron a lo largo del día las conexiones entre neuronas, la cantidad de sinapsis y la probabilidad de liberación de neuropéptidos. Estos cambios se vincularon con una capacidad diferencial de las neuronas para influir sobre la red neuronal que integraron.
A partir de estos resultados, se abrió una nueva línea de investigación orientada a comprender cómo la plasticidad estructural diaria de las neuronas reloj se relacionó con la importancia de respetar los ciclos de sueño y vigilia, consolidando una evidencia científica que conectó la biología celular con hábitos fundamentales de la vida cotidiana.
Fuente fotografías: Conicet.
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