Científicos del Consejo Nacional de Investigaciones y Técnicas (CONICET), en el Instituto Leloir, junto a colegas de Estados Unidos, lograron visualizar por primera vez los cambios que ocurren en el interior de las neuronas encargadas de regular el reloj biológico.
El hallazgo, publicado en la revista Current Biology, aporta evidencia física sobre la necesidad del descanso: las células modifican sus estructuras internas para reciclarse y garantizar la producción de energía al día siguiente. El reloj biológico es un mecanismo complejo que impone los ritmos circadianos, ciclos de 24 horas que ordenan funciones vitales como la liberación de hormonas, la digestión, la temperatura corporal y los patrones de sueño.
Para comprender cómo funciona este sistema a nivel molecular, el equipo liderado por la investigadora Fernanda Ceriani utilizó como modelo a la mosca Drosophila melanogaster, organismo que comparte mecanismos biológicos fundamentales con los seres humanos.
La dinámica de las mitocondrias
El avance central de la investigación radica en la observación de las mitocondrias, las organelas responsables de generar la energía celular. El equipo descubrió que estas estructuras no permanecen estáticas, sino que transforman su morfología drásticamente según la hora del día.
Durante la mañana, las mitocondrias se presentan pequeñas, redondas y activas. Sin embargo, hacia la noche, estas estructuras se alargan y se fusionan entre sí. Fernanda Ceriani, jefa del Laboratorio de Genética del Comportamiento de la Fundación Instituto Leloir (FIL), explica que este cambio nocturno sugiere un proceso de reciclaje y rejuvenecimiento funcional.
Según la investigadora, durante el descanso nocturno se reconstituyen las mitocondrias necesarias para afrontar la demanda energética del despertar. Este fenómeno marca un hito en la cronobiología, ya que hasta ahora nadie había observado variaciones del estado fisiológico con este nivel de detalle dentro de las neuronas reloj.
Tecnología para ver lo diminuto
Para alcanzar este nivel de resolución, fue necesaria una alianza internacional que permitió acceder a tecnología no disponible en Argentina. El estudio contó con la colaboración de Mark Ellisman, físico de la Universidad de California en San Diego y experto en microscopía electrónica volumétrica.
A diferencia de la microscopía de fluorescencia tradicional, que posee límites de resolución, esta técnica permite realizar cortes del tejido y capturar imágenes secuenciales de la ultraestructura celular. Micaela Rodríguez-Caron, becaria doctoral del CONICET y primera autora del trabajo, detalló que el equipamiento permitió observar el interior de la célula con una claridad inédita.
Por su parte, Juan Ignacio Ispizua, coautor del estudio, señaló que las imágenes revelaron no sólo la transformación mitocondrial, sino también cambios en la conectividad neuronal. Los investigadores notaron que la cantidad de sinapsis y la probabilidad de liberar neuropéptidos varían durante el día, lo que confirma que estas neuronas están mucho más comunicadas al inicio de la jornada que durante la noche.
Impacto en la salud humana
La comprensión de estos mecanismos moleculares tiene implicancias directas para la medicina. La literatura científica ha establecido vínculos sólidos entre la disfunción del reloj biológico y una mayor susceptibilidad a enfermedades como el cáncer, afecciones cardíacas, diabetes tipo 2, obesidad e infecciones.
Entender que las células requieren un periodo de baja actividad para la fusión y reparación mitocondrial ofrece una explicación biológica sobre por qué el respeto a los ciclos de sueño y vigilia es determinante para la salud. Este trabajo continúa una línea de investigación iniciada en 2008, cuando el grupo de Ceriani descubrió que las neuronas circadianas cambiaban de forma.
Recientemente, en colaboración con el cronobiólogo argentino Horacio de la Iglesia de la Universidad de Washington, comprobaron que esta plasticidad estructural también ocurre en ratones, lo que permite inferir que es un proceso conservado en mamíferos, incluidos los humanos.
El estudio contó además con la participación de los becarios doctorales Francisco Tassara y Christian Carpio, del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA), y del investigador Julián Gargiulo, de la Universidad Nacional de San Martín.