Diagrama que il·lustra la influència de la llum i la foscor en els ritmes circadiaris i la fisiologia i comportaments relacionats a través delnucli supraquiasmàtic en humans
Unritme circadiari[1][2] (delllatícirca idie) és un cicle d'aproximadament vint-i-quatre hores amb els inherents processos bioquímics, fisiològics o de comportament. Es troben ritmes circadiaris enanimals,plantes,fongs icianobacteris.[3] Lacronobiologia estudia aquest cicle i d'altres de diferent durada.
Els ritmes circadiaris es generen de manera endògena i poden ser activats per estímuls externs, el principal dels quals és lallum.
Al segle iv aC, les tropes d'Alexandre Magne varen observar que les fulles de l'arbretamarind es movien amb cicles diürns.[4] La primera observació moderna d'oscil·lacions circadiàries, la va fer al segle xviiJean-Jacques d'Ortous de Mairan, en comprovar que les fulles de la plantaMimosa pudica continuaven movent-se segons el ritme dia/nit si la planta es mantenia en la foscor.[5]
El 1896, G.T.W. Patrick i J.A. Gilbert van observar que, si es priva una persona de dormir durant un temps prolongat, la somnolència que experimenta augmenta i disminueix en períodes d'aproximadament vint-i-quatre hores.[6]
J. S. Szymanski el 1918 observà el ritme circadiari en animals que es mantenia encara que no hi hagués estímuls externs com el de llum o temperatura.[7]Joseph Takahashi descobrí la base genètica d'aquest ritme en animals de laboratori el 1994.[8][9]
Perquè un ritme biològic pugui considerar-se circadiaris genuïns d'altres coincidents o aparents es fan servir tres criteris: 1) El ritme persisteix en absència d'estímuls exteriors, 2) persisteixen amb la mateixa precisió en un marge de temperatures, i 3) els ritmes poden ser ajustats al temps local.[cal citació]
Els patrons de dormir o d'alimentar-se presenten ritmes circadiaris; també influeixen en la temperatura del cos, l'activitat del cervell, la producció d'hormones, la regeneració cel·lular i altres activitats biològiques. A més, elfotoperiodisme, la reacció fisiològica dels organismes a la llargada del dia o la nit, és vital per a plantes i animals, i el sistema circadiari té un paper en el mesurament i interpretació de la llargada del dia.[cal citació]
El ritme circadiari està lligat al cicle llum/foscor. Els animals, incloent-hi els humans, resten en foscor total per llargs períodes. Els estímuls ambientals que cada dia ressituen els seus ritmes i s'anomenenzeitgeber (de l'alemany,Zeitgeber, 'donador de temps').[10] Cal tenir en compte que mamífers totalment cecs i subterranis, com els del gènereSpalax, són capaços de mantenir el seu rellotge biològic sense estímuls aparents.[cal citació]
El principal «rellotge» circadiari enmamífers està ubicat alnucli supraquiasmàtic, un parell de grups diferenciats de cèl·lules ubicades a l'hipotàlem.[11] La destrucció del nucli supraquiasmàtic causa la completa absència d'un cicle regular de son/vigília.[12] L'esmentat nucli rep informació sobre la il·luminació a través dels ulls. Laretina dels ulls conté, a més dels fotoreceptors «clàssics» (els cons i els bastons), uns altres amb un pigment anomenatmelanopsina, que porten al nucli supraquiasmàtic.[cal citació]
El nucli supraquiasmàtic agafa la informació de la durada del dia de la retina, la interpreta i la passa a laglàndula pineal ubicada alcervell. En resposta, la glàndula pineal secreta l'hormonamelatonina. Això informa sobre la durada de la nit.[cal citació]
Els ritmes circadiaris humans poden ser lleugerament més llargs o més curts que les 24 hores terrestres. Investigadors de la Universitat Harvard, recentment, han mostrat que les persones poden tenir un cicle entre de 23,5 hores a 24,65 hores (aquests darrers tindrien el dia natural del planeta Mart).[13]
L'administració de fàrmacs en coordinació amb el rellotge biològic en pot augmentar considerablement l'eficàcia i reduir-ne la toxicitat.[cal citació]
Un gran nombre d'estudis mostren que una lleugera migdiada no afecta el ritme circadiari, però pot reduir l'estrès i augmentar la productivitat.[14][15]
Hi ha diverses malalties associades amb molèsties del ritme circadiari; en conjunt s'anomenentrastorns del ritme circadiari de son-vigília.[16] Els ritmes circadiaris són crucials per a mantenir un estat de consciència[17] Eltrastorn horari ojet lag és degut a un trencament dels ritmes circadiaris. Eltrastorn bipolar i altres problemes d'insomni estan associats amb el funcionament irregular o patològic dels ritmes circadiaris i, en el cas dels pacients bipolars, l'administració deliti té una influència positiva en el rellotge biològic.[18]
El trencament del ritme circadiari a llarg termini pot provocar o exacerbar malalties coronàries. La supressió de la producció de melatonina associada amb el trencament del ritme circadiari pot augmentar el risc decàncer.[19][20]
↑Danchin, Antoine «Important dates 1900-1919». HKU-Pasteur Research Centre [París]. Arxivat de l'original el 2003-10-20 [Consulta: 12 gener 2008].
↑ «Gene Discovered in Mice that Regulates Biological Clock». Chicago Tribune, 29-04-1994.
↑Vitaterna, M.H.; King, D.P.; Chang, A.M.; Kornhauser, J.M.; Lowrey, P.L.; McDonald, J.D.; Dove, W.F.; Pinto, L.H.; Turek, F.W. «Mutagenesis and mapping of a mouse gene, Clock, essential for circadian behavior.». Science, 264, 264, 1994, pàg. 719–725.DOI:10.1126/science.8171325.
↑«Circadian rhythms». Rapid eye movement (REM) sleep. Armenian Medical Network, 2007. Arxivat de l'original el 2007-10-14. [Consulta: 19 setembre 2007].
↑Straif K, Baan R, Grosse Y, Secretan B, El Ghissassi F, Bouvard V, Altieri A, Benbrahim-Tallaa L, Cogliano V, WHO International Agency for Research on Cancer Monograph Working Group.Carcinogenicity of shift-work, painting, and fire-fighting.[1]Arxivat 2008-10-24 aWayback Machine. Lancet Oncol. 2007; 12(8):1065-1066.
Leloup J.C. «Circadian clocks and phosphorylation: Insights from computational modeling». Cent. Eur. J. Biol., 4, 3, 2009, pàg. 290–303.DOI:10.2478/s11535-009-0025-1.
Rodrigo G, Carrera J, Jaramillo A «Evolutionary mechanisms of circadian clocks». Cent. Eur. J. Biol., 2, 2, 2007, pàg. 233–253.DOI:10.2478/s11535-007-0016-z.
