Melanopsina

Existem diversas pistas temporais ambientais que podem ser utilizadas com agentes sincronizadores da expressão circadiana dos seres vivos, dentre eles, a interação social, atividade física e alimentação. Ainda assim é consenso que o principal agente sincronizador da ritmicidade circadiana é o ciclo claro/escuro. Saiba mais no artigo de Ritmo circadiano.

Em seres humanos, como entre todos os mamíferos, o único órgão fotorreceptor é a retina, estrutura presente nos olhos que tem como objetivo o processamento da informação luminosa, e assim tornando possível a visão. Desta forma, é plausível imaginar que é através da visão que percebemos as mudanças de claro/escuro. No entanto, as coisas não são tão simples como parece.

Em trabalhos experimentais com ratos, foi observado que em indivíduos que são congenitamente cegos (através de uma manipulação genética), ainda é possível observar respostas circadiana à luz, desta forma, sugerindo que as informações que regulam o sistema de temporização circadiano endógeno seja independente da percepção dos processos visuais da retina (Foster, 1993). Adicionalmente, em camundongos que não têm cones e bastonetes (congênito, através de manipulação genética), é possível observar que a expressão circadiana através do claro/escuro não é significativamente afetada (Yoshimura e Ebihara ,1996, 1998).

A partir destes fatos, é possível supor que a sincronização circadiana não depende da percepção visual da luz.  No início dos anos 2000, foi descoberta a existência de células ganglionares fotorreceptoras na retina (ipRGCs), com a presença da melanopsina. Estes fotorreceptores têm uma comunicação direta com os núcleos supraquiasmáticos, que têm um papel essencial no sistema de temporização circadiana (Beerson et al 2002).

Assim como nos roedores, respostas do sistema circadiano a estímulos de luz, não dependem da presença dos cones e bastonetes da retina. Este papel pode ser realizado apenas com o ipRGCs, apesar de que estes se comunicam indiretamente com os cones e bastonetes, recebendo informações que também são utilizadas para os ajustes da temporização circadiana.

Em estudos recentes, os autores descrevem como que a informação processada pelos cones e pelas ipRGCs tem papeis diferentes no sistema de temporização circadiano. Gooley e colaboradores (2010), realizaram um estudo com seres humanos a partir de uma terapia de exposição luminosa de modo a identificar mudanças na secreção de melatonina e mudanças de expressão circadiana. No entanto, além de utilizarem uma luz de espectro azul (460nm), que é a frequência de onda mais sensível para as ipRGCs, também utilizaram uma luz de espectro verde (555nm), que é mais sensível o sistema de células fotorreceptoras da retina, os cones.

Como resultado, os autores observaram que a luz de espectro azul tem um papel Omais duradouro na supressão da melatonina quando comparado com a luz de espectro verde, no qual é observado apenas uma diminuição inicial na secreção da melatonina. No entanto, as mudanças de fase observadas na expressão do ritmo circadiano da melatonina, são muito similares, com a terapia com luz verde resultando em maiores mudanças de fase do que a terapia com luz azul.

Com base nestes dados, levanta-se a preocupação de se prevenir não apenas da emissão de luz de espectro predominantemente azul por dispositivos eletrônicos de casa. A luz de espectro verde também podem gerar atrasos de fase na ritmicidade circadiana, de forma a gerar, como consequência, atrasos na hora de dormir e acordar.

Estes resultados são de extrema importância quando se trata de estratégias de desenvolvimento e otimização das terapias de luz no tratamento de distúrbios sono e de ritmicidade circadiana. Além do horário que se utiliza a terapia de luz, também é necessário realizar manipulações do espectro, duração e padrões de luz para estimular tanto os sistemas  receptores das melanopsinas quanto dos cones. Ou até mesmo poder escolher qual seria o melhor tipo de intervenção, se é necessário uma supressão ou não da melatonina durante o tratamento. Os autores ainda descrevem que a ativação em conjunto das melanopsinas e dos cones em diferentes espectros de luz podem ser eficazes na manutenção da expressão circadiana em ambientes confinados, como em expedições espaciais, submarinos, entre outras. E também podemos extrapolar a implementação de terapias relacionadas em situações nas quais as pessoas não estão expostas a luz rotineiramente, como em instituições de longa permanência (asilos), hospitais (CTI’s, por exemplo)e até mesmo em estratégias em voos transcontinentais de longa duração, nos quais a mudança de fuso horário geram distúrbios de ritmo ocasionado pelo jetlag social.

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