cronobiologia 1

INTRODUÇÃO À CRONOBIOLOGIA

PROF. LEANDRO DUARTECentro de Ciências da Saúde/UFRBGrupo Multidisciplinar de Desenvolvimento e Ritmos BiológicosInstituto de Ciências Biomédicas da USP

O que é?

onde/quando surgiu?

Para que serve?

Exemplos de perguntas atuais

Cronobiologia

Cronobiologia

Cronobiologia

Ritmos Biológicos

exemplos

Cronobiologia

Ciclo vigília/sono humano

FISIOLOGIA

&

CRONOBIOLOGIA

FISIOLOGIA MODERNA

• 1813-1868: Claude Bernard

• Função Glicogênica do Fígado e curare

• millieu intèrieur

Ciência experimentalPenso que importa muito dirigir desde cedo o espírito dos alunos

para a ciência experimental ativa, fazendo-lhes compreender que ela se desenvolve nos

laboratórios, em vez de lhes deixar acreditar que reside nos livros e na

interpretação dos escritos dos antigos.

“Pai” da moderna Fisiologia Experimental1865 “Introdução ao Estudo da Medicina Experimental”

ÁGUA

CONTEÚDO SALINO DO SANGUE

AÇÚCAR

PROTEÍNAS

GORDURAS

CÁLCIO

OXIGÊNIO

ÁCIDO/BASE

TEMPERATURA

SISTEMA NERVOSO

1926: Walter Cannon (elaboração do termo => homoio, similar, parecido

stasis, paradaBusca constante do equilíbrio“Sabedoria do Corpo” 1946

CRH

ACTH

ADENOHIPÓFISE

Adrenal

HipovolemiaDor – EstresseHipoglicemia

Cortisol

(-)

(-)

HIPOTÁLAMO

Mecanismo de retroalimentaçãohomeostático da secreção de Cortisol

Variáveis fisiológicasValores normais

Faixa de

normalidade Valores limites

(Quase letais ou letais )

Unidades

Oxigênio (O2) 40 35 - 45 10 – 1.000 mmHg

Diox. Carb. (CO2)

40 35 - 45 5 - 80 mmHg

Na+ 142 138 - 146 115 - 175 mmol/L

K+ 4,2 3,8 – 5,0 1,5 – 9,0 mmol/L

Ca2+ 1,2 1,0 – 1,4 0,5 – 2,0 mmol/L

Cl- 108 103 - 112 70 - 130 mmol/L

HCO3- 28 24 - 32 8 - 45 mmol/L

Glicose 85 75 - 95 20 – 1.500 mg/dL

Temp. corp. 36,5 36 - 37 18,3 – 43,3 oC

pH 7,4 7,3 – 7,5 6,9 – 8,0 pH

EXERCÍCIO FÍSICO

Contração muscular

Sangue

Calor

Simpático

Vasodilatação

Calor

Hipotálamo anterior(área pré-optica)

Receptores periféricosHipotálamo posterior

Qual é a nossa temperatura normal?

TEMPATILUMI

Temperatura Central (24h)

33

34

35

36

37

38

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

tempo (horas)

vigília

Sono principalSono secundário

Efeito “feijoada”

Efeito “exercício”

Porque a temperaturaoscila?

Os ritmos biológicos são apenas resposta à ciclicidade do ambiente?

de Mairan, 1729

dia

s15 1518 1821 2100 0003 0306 0609 09 121212

dia

s15 1518 1821 2100 0003 0306 0609 09 121212

dia

s15 1518 1821 2100 0003 0306 0609 09 121212

Isolamento Temporal em Caverna

Atividade/Repouso

Rítmico

Atividade/Repouso

Arrítmico

Núcleos supraquiasmáticos(Moore & Lenn, 1972)

Osciladores

RITMO EM LIVRE CURSORITMO EM LIVRE CURSORITMO ARRASTADORITMO ARRASTADO

P

2)

Cronobiologia

Sincronização ocorre por

arrastamento

dia

s

RITMO SINCRONIZADO

RITMO EM LIVRE CURSO

Depressão e ritmo de atividade/repouso

“O tempo do eu não está no mesmo ritmo que o tempo do mundo”

CRH

Adrenal

ACTH

ADENOHIPÓFISE

HipovolemiaDor – EstresseHipoglicemia

Cortisol

HIPOTÁLAMO

(-)

(-)

Células do córtex da adrenal in vitro

NSQ

Alguns ritmos biológicos…

Cronobiologia

Circadianos

Ciclo vigília/sono

Temperatura corporal

Cronobiologia

Ultradianos

Batimentos cardíacos

Movimentos respiratórios

Cronobiologia

Infradianos

Ciclo menstrual

Reprodução

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

20006:

00

12:0

0

18:0

0

0:00

6:00

12:0

0

18:0

0

0:00

6:00

12:0

0

18:0

0

0:00

6:00

12:0

0

18:0

0

0:00

6:00

12:0

0

18:0

0

0:00

curva ajustada

MESOR ACROFASE

AMPLITUDE

Período

PARÂMETROS

DIADIA NOITENOITE

INVERNOINVERNO

AGENTE TEMPORIZADOR DO MEIO INTERNOAGENTE TEMPORIZADOR DO MEIO INTERNO

A GLÂNDULA PINEALA GLÂNDULA PINEAL

MELATONINA

VERÃOVERÃO

MELATONINA

DESSINCRONIZAÇÃO

Dividindo o STC em dois:

• Ritmos mais plásticos: ciclo vigília/sono, volume urinário, resposta a teste de desempenho

• Ritmos mais rígidos: temperatura central, sono REM, cortisol

Dessincronizações

• Jet lag• Segunda-feira• Férias-escola

(trabalho)• Trabalho em turnos

rotativos• Trabalho turno

noturno

Sonolência em horários “impróprios”

Depressão

Irritabilidade

Maior susceptibilidade a infecções

Problemas gastrintestinais

ansiedade

Problemas psíquicos

Diferenças ontogenéticas

Modificações da ritmicidade biológica

Componentes de freqüências

CVS: ultradiano circadiano

Modificações da ritmicidade biológica

Relação de fase

IdosoCriança Adolescente

19:00 21:00 23:00 01:00 03:00 05:00 07:00 09:00 11:00

Período escolarmatutino

Desenvolvimentopuberal

Ambiente urbano

Período escolarvespertino

SONO NOTURNO

MODIFICAÇÕESMODIFICAÇÕES

00 66 00 1212 001212 1818 66 1818

SONOSONO

VIGÍLIAVIGÍLIA

DIADIA NOITENOITE

CVSCVS

SONOSONO

VIGÍLIAVIGÍLIA

IDOSO IDOSO

JOVEM JOVEM

Diferenças individuais

Cronobiologia

Indivíduos matutinos e

vespertinos

www.crono.icb.usp.br/cronotipo

www.crono.icb.usp.br/cronotipo.htm

• Facilidade acordar 1as horas da manhã• Dificuldade vigília além do horário de dormir• Estabilidade semana x final de semana (CVS)• Boa eficiência de sono; menor sonolência diurna• Menos cochilos, menores problemas de atenção• Menores indisposições emocionais• Menor uso de cafeína e benzodiazepínicos

Atraso do início do sono Atraso do início da vigília Instabilidade semana x final de semana (CVS) Baixa eficiência de sono; maior sonolência diurna Mais cochilos, maiores problemas de atenção Maiores indisposições emocionais Maior uso de cafeína e benzodiazepínicos

M

V

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

Diferenças de fase

Cortisol

Bailey, 200155 min

Melatonina

2h 06min Griefahn, 2002S.Rc

P.A

Relação de fase entre os ritmos

Baehr et al., 2000

Pesquisas atuais

V ariable: HO, Dis tr ibution: Normal

Chi-Square tes t = 327,38615, df = 14, p = 0,00000

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Category (upper limits )

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

No. of observations

Female Male45,0

45,2

45,4

45,6

45,8

46,0

46,2

46,4

46,6

46,8

47,0

HO

score

Cronotipos e gênero

Cronotipos e idade

16 22 28 34 40 46 52 58 64 70 76

HO s c ore

10

20

30

40

50

60

70

80

AG

E

Latitude range 0 -16º 17 - 25º 26 - 32º45,0

45,5

46,0

46,5

47,0

47,5

48,0

48,5

Mean H

O score

Diferentes latitudes Brasileiras

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Latitude

45

46

47

48

49

me

an

HO

sc

ore

360

370

380

390

400

410

420

Insolation w/m

²

0º 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 °

“A máxima igualdade é aquela que permite o exercício das diferenças”

Auto-conhecimento

Aplicações da Cronobiologia

Aplicações gerais

• Enriquecimento de todas as áreas das Ciências

Aplicações em Pesquisa

• Planejamento de coleta de dados

• Inovações nos sistemas de monitoramento

Aplicações

• Protocolo experimental

• Laboratório controlado

Organização de atividades sociais

• Escolar• Avaliação de

desempenho humano• Fábricas/Escritórios/

Hospitais

Cronopatologia

• Momento do diagnóstico

• Aplicação do tratamento (quimioterápicos)

• Administração de fármacos

Perspectivas de estudos….

Período endógeno

Relação de fase entre diferentes ritmos

Dieta “cronobiológica”

Arrastamento

Variações de humor, depressão sazonal, desempenho, Cognição…

Var

iáve

is f

isio

lógi

cas

Horas

T°C

Enzimas

Melatonina

Cortisol

*) Ordem temporal interna

HC

Revistas

http://www.crono.icb.usp.br/

lduarte@ufrb.edu.br

Carl von Linné

(1707-1778)

PROJETO:

Exposição Itinerante “Ritmos da Vida”