cronobiologia 1
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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
Carl von Linné
(1707-1778)
PROJETO:
Exposição Itinerante “Ritmos da Vida”