Uma equipe de pesquisa da Charité – Universitätsmedizin Berlin desenvolveu um método para determinar o relógio biológico individual de uma pessoa usando apenas alguns folículos capilares. Os resultados, publicados na revista PNAS, são considerados um avanço significativo para o campo da medicina circadiana. Essa área de pesquisa examina como os ritmos biológicos diários influenciam a saúde, as doenças e a eficácia dos tratamentos médicos. A longo prazo, o novo teste poderá ajudar a alinhar melhor medicamentos, diagnósticos e terapias com o ritmo natural do corpo, abrindo caminho para uma medicina ainda mais personalizada.

Os pesquisadores liderados pelo cronobiologista Achim Kramer veem seu desenvolvimento como uma forma de resolver um problema central da cronobiologia. Embora se saiba há anos que quase todos os processos biológicos do corpo seguem um cronograma interno, até agora não havia um método simples e prático para determinar com confiabilidade esse ritmo individual. É exatamente aí que entra a nova análise do folículo capilar.

Por que o relógio biológico é tão importante

A maioria das pessoas só percebe seu relógio biológico quando ele fica desregulado. Após um voo de longa duração, durante a transição para o horário de verão ou o horário padrão, ou após várias noites de sono insuficiente, torna-se claramente perceptível o quanto o corpo reage às mudanças de horário. Fadiga, problemas de concentração e desempenho reduzido são consequências típicas. Na verdade, porém, a importância do relógio biológico vai muito além do sono.

Quase todas as funções do corpo humano seguem um ritmo circadiano — um ciclo biológico de aproximadamente 24 horas. A pressão arterial, a temperatura corporal, os níveis hormonais, os processos metabólicos e a atividade do sistema imunológico flutuam constantemente ao longo do dia. Até mesmo a função cerebral, a percepção da dor e a capacidade regenerativa das células estão sujeitas a esse cronograma biológico. Os cientistas acreditam agora que o corpo humano reage de maneira diferente ao estresse, às doenças e aos medicamentos em diferentes momentos do dia. O tempo é, portanto, cada vez mais visto como um fator biológico independente que poderia receber maior consideração na medicina no futuro.

Isso é particularmente evidente no caso dos hormônios. Enquanto o cortisol, o hormônio do estresse, atinge seu pico pela manhã e prepara o corpo para acordar, a produção do hormônio do sono, a melatonina, aumenta à noite. Ela sinaliza ao corpo que a noite está se aproximando. O sistema imunológico também opera de acordo com um ritmo fixo. Estudos sugerem que certas respostas imunológicas e processos inflamatórios podem variar em intensidade dependendo da hora do dia.

Além disso, o relógio biológico do corpo influencia o metabolismo e a função cardiovascular. Assim, a pressão arterial, a frequência cardíaca e a capacidade do corpo de processar açúcar variam ao longo do dia. Os pesquisadores, portanto, suspeitam que não apenas o tipo de tratamento, mas também o momento em que ele é realizado, pode influenciar o sucesso da terapia. Essa conexão está sendo intensamente investigada atualmente na medicina oncológica, na pesquisa cardiovascular e na medicina do sono.

O centro de controle está localizado nas profundezas do cérebro

Nos últimos anos, também ficou claro que perturbações persistentes do ritmo circadiano estão associadas a vários problemas de saúde. O trabalho em turnos, a privação crônica de sono ou um conflito persistente entre o tempo biológico e o tempo social estão associados, entre outras coisas, a um risco aumentado de doenças cardiovasculares, distúrbios metabólicos, depressão e obesidade. Para muitos cientistas, o relógio biológico do corpo há muito tempo é mais do que apenas um temporizador para o sono — ele é considerado um sistema de controle central para todo o organismo.

Uma minúscula estrutura no cérebro, conhecida como núcleo supraquiasmático, é responsável por coordenar esses processos. Esse centro nervoso, com apenas alguns milímetros de tamanho, está localizado no hipotálamo e funciona como o relógio mestre do corpo. Ele recebe informações sobre a luz do dia e usa esses sinais para sincronizar os ritmos biológicos do organismo. Por muito tempo, os pesquisadores acreditaram que apenas esse relógio central era responsável por controlar o sistema circadiano. No entanto, sabemos agora que quase todas as células do corpo possuem seus próprios relógios moleculares. Esses chamados relógios periféricos são encontrados no fígado, no coração, no sistema imunológico e até mesmo nos folículos capilares, entre outros locais. O relógio mestre no cérebro garante que todos esses relógios descentralizados operem da forma mais sincronizada possível. Se esse sistema finamente ajustado ficar fora de sincronia, isso pode ter consequências de longo alcance. Perturbações crônicas do ritmo biológico estão agora associadas a inúmeras doenças, incluindo doenças cardiovasculares, diabetes, obesidade, depressão e vários distúrbios metabólicos.

Pesquisa premiada com o Prêmio Nobel estabeleceu as bases

O entendimento atual sobre o relógio interno baseia-se em décadas de pesquisa básica. Um avanço decisivo foi alcançado pelos cientistas americanos Jeffrey Hall, Michael Rosbash e Michael Young. Eles conseguiram decifrar os mecanismos genéticos por trás do ritmo circadiano. Por esse trabalho, receberam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2017.

Os pesquisadores conseguiram demonstrar que certos genes nas células do corpo são ativados e desativados em um ritmo regular. Esses chamados genes do relógio geram ciclos de retroalimentação biológica que produzem um ciclo de 24 horas quase exato. Hoje, considera-se comprovado que esses processos genéticos constituem a base da percepção do tempo humano no nível celular. A descoberta revolucionou a cronobiologia e abriu novas perspectivas para a medicina. Pois, se genes e células seguem um cronograma fixo, é lógico que doenças e terapias também sigam um curso dependente do tempo.

Medicina Circadiana: Terapias Baseadas no Relógio Biológico

A medicina circadiana surgiu a partir dessa percepção. Esse campo de pesquisa explora como os tratamentos podem ser otimizados em termos de tempo. O objetivo é selecionar medicamentos não apenas com base no diagnóstico e na dosagem, mas também no momento biologicamente ideal para sua administração.

Já existem evidências hoje de que alguns medicamentos funcionam melhor em determinados momentos do dia do que em outros. Alguns medicamentos para pressão arterial parecem ser particularmente eficazes à noite, pois conseguem controlar melhor os picos noturnos de pressão arterial. A hora do dia também parece desempenhar um papel na asma, nas alergias e na dor crônica. Muitas condições seguem um ritmo característico e ocorrem com mais frequência em horários específicos.

Atualmente, as pesquisas são particularmente intensas no campo da medicina oncológica. Cientistas estão investigando se as imunoterapias e quimioterapias poderiam ser mais bem-sucedidas se administradas de acordo com os ritmos biológicos das células tumorais e imunológicas. Estudos iniciais fornecem evidências promissoras, embora ainda sejam necessárias mais pesquisas. Apesar do crescente interesse pela cronomedicina, a implementação prática tem permanecido difícil até o momento. A razão é que determinar o relógio biológico de um indivíduo tem exigido um esforço considerável.

O chamado método Dim-Light-Melatonin-Onset é considerado o padrão-ouro. Nesse procedimento, a liberação do hormônio do sono, a melatonina, é medida ao longo de várias horas sob condições de iluminação controladas. O momento em que os níveis de melatonina aumentam fornece uma indicação muito precisa do cronótipo de um indivíduo. No entanto, esse método é caro, demorado e só pode ser realizado em condições laboratoriais. Portanto, dificilmente é adequado para uso rotineiro em consultórios médicos ou clínicas.

17 genes nas raízes capilares revelam o relógio biológico do corpo

É exatamente aqui que entra o novo desenvolvimento realizado em Berlim. Os pesquisadores simplesmente coletaram alguns fios de cabelo dos participantes, juntamente com as raízes capilares. As células vivas nos folículos capilares são cruciais nesse contexto. Essas células também possuem relógios biológicos em funcionamento e refletem o ritmo circadiano do corpo. Os cientistas se concentraram em 17 genes cuja atividade se altera de maneira característica ao longo do dia. Alguns desses genes são ativos principalmente pela manhã, outros mais à tarde ou à noite. Em conjunto, isso cria um padrão biológico que permite tirar conclusões sobre o relógio biológico do corpo.

Utilizando técnicas modernas de biologia molecular e métodos de aprendizado de máquina, a equipe desenvolveu um algoritmo capaz de analisar essa atividade gênica. Com base nos dados, o sistema calcula o estado individual do relógio biológico com uma precisão que, segundo os pesquisadores, se aproxima da obtida em medições anteriores de melatonina. Para verificar a confiabilidade do método, a equipe de pesquisa analisou amostras de cabelo de mais de 4.000 participantes. O estudo mostrou que as amostras podiam ser facilmente enviadas pelo correio. Muitos participantes coletaram o cabelo por conta própria em casa e depois o enviaram aos pesquisadores.

Os resultados confirmaram inúmeras descobertas de estudos anteriores sobre cronótipos. Em média, adultos mais jovens têm um ritmo biológico mais tardio do que pessoas mais velhas. Isso explica, entre outras coisas, por que muitos jovens conseguem ficar acordados até mais tarde à noite e têm maior dificuldade para acordar de manhã. Diferenças entre homens e mulheres também se tornaram evidentes. Curiosamente, essas diferenças foram significativamente menores do que estudos de pesquisa anteriores haviam sugerido.

O estilo de vida influencia o relógio biológico mais do que se pensava

Os resultados relativos à influência de fatores sociais no ritmo biológico foram particularmente reveladores. A análise dos dados mostrou que pessoas com horário de trabalho fixo, em média, tinham um relógio biológico ajustado cerca de 30 minutos mais cedo do que aquelas sem uma rotina diária regular. À primeira vista, essa diferença pode parecer pequena, mas para os cronobiologistas, ela é significativa. Mesmo mudanças de apenas alguns minutos podem ter efeitos de longo prazo nos padrões de sono, no desempenho e na saúde. Os resultados sugerem que o relógio biológico é influenciado pelas condições sociais em uma extensão muito maior do que se supunha há muito tempo. Horários de trabalho, horários de início das aulas, obrigações familiares e rotinas sociais proporcionam a muitas pessoas um ritmo diário fixo ao qual o corpo se adapta, pelo menos em parte. Embora o relógio biológico seja parcialmente determinado geneticamente, ele também responde a influências externas e pode mudar ao longo da vida.

Nesse contexto, os cientistas costumam se referir ao que é conhecido como “jet lag social”. Isso se refere à discrepância persistente entre o tempo biológico interno do corpo e as exigências da vida social cotidiana. Esse fenômeno é particularmente evidente em pessoas que precisam acordar cedo durante a semana, mesmo que seu relógio biológico esteja, na verdade, ajustado para horários mais tardios de sono e despertar. Muitas das pessoas afetadas compensam esse déficit de sono no fim de semana dormindo significativamente mais tempo. Para o corpo, isso cria um estado que se assemelha a uma mudança constante entre diferentes fusos horários.

Pesquisas dos últimos anos mostram que o jet lag social é generalizado. Adolescentes e jovens adultos são particularmente afetados, já que seu relógio biológico está naturalmente ajustado para horários de dormir mais tardios. Ao mesmo tempo, a escola, os treinos ou o trabalho geralmente começam de manhã cedo. Isso cria um descompasso persistente entre as necessidades biológicas e a realidade social. Especialistas suspeitam que esse desalinhamento crônico não apenas leva à fadiga e a problemas de concentração, mas também pode aumentar o risco a longo prazo de obesidade, distúrbios metabólicos, depressão e doenças cardiovasculares.

Além disso, os estilos de vida modernos estão alterando cada vez mais os relógios biológicos do corpo. Por milhares de anos, o organismo humano foi guiado principalmente pela alternância entre luz do dia e escuridão. Com a disseminação da iluminação elétrica, no entanto, esse ritmo natural mudou fundamentalmente. Hoje, muitas pessoas passam a maior parte do dia em ambientes fechados e, ao mesmo tempo, são expostas a uma quantidade significativamente maior de luz artificial à noite do que as gerações anteriores. Dispositivos eletrônicos como smartphones, tablets, telas de computador e televisões desempenham um papel particularmente importante nisso. Eles emitem uma alta proporção de luz azul, que o cérebro percebe de forma semelhante à luz do dia. Isso inibe a produção do hormônio do sono, a melatonina, que normalmente aumenta após o anoitecer e prepara o corpo para o sono. Como resultado, muitas pessoas ficam acordadas por mais tempo à noite e só sentem cansaço mais tarde.

Pesquisadores vêm, portanto, observando há anos uma mudança crescente nos horários de sono em muitos países industrializados. Enquanto as pessoas costumavam dormir logo após o pôr do sol, para muitas hoje, a noite biológica só começa muito mais tarde. Isso pode se tornar particularmente problemático quando as exigências sociais permanecem inalteradas e acordar cedo ainda é necessário. O resultado é a privação crônica de sono e uma sobrecarga duradoura no sistema circadiano. Outros fatores do estilo de vida moderno também influenciam o relógio biológico do corpo. O trabalho em turnos é considerado uma das perturbações mais significativas do ritmo diário natural. Aqueles que trabalham regularmente à noite e dormem durante o dia forçam seus corpos a funcionar contra sua programação biológica. Inúmeros estudos demonstraram que trabalhadores em turnos têm maior probabilidade de sofrer de distúrbios do sono, problemas metabólicos e doenças cardiovasculares. A Organização Mundial da Saúde, portanto, classifica o trabalho noturno de longa duração como um fator de risco potencialmente cancerígeno.