Ritmos BiológicosGiulia Coelho Fortes

Ruziele de Quadros Sandri

Thayusky da Penha Corrêa

Universidade Federal de Santa MariaCentro de Ciências Naturais e Exatas

Curso de Ciências BiológicasDisciplina de Fisiologia Animal Comparada – FSL 1015

Introdução

Os ritmos dos animais e dos humanos são bem diferentes.

Homem: determinadas atividades podem ser desenvolvidas emqualquer hora do dia, do mês ou do ano,

Animais: uma hora certa para dormir; uma estação propícia parareproduzir e uma estação indicada para poupar energia einclusive para “trabalhar”.

Cada espécie tem seu calendário próprio;

Ou seja, se deve agir conforme os ciclos do ambiente e ciclosinternos;

Série de substâncias circulando pelo organismo funcionam comoum verdadeiro relógio biológico.

Definição

A cronobiologia é disciplina que estuda osritmos biológicos.

Do grego khronos, tempo, bio, vida, e logia,conhecimento;

Os ritmos biológicos são alterações fisiológicas quese repetem regularmente em um mesmo tempo, eem uma mesma ordem e intervalo.

Tem como objeto de estudo a organização temporalde um organismo. (Menna-Barreto, 2003);

Definição

Modula ritmicamente o funcionamento dos(as):

Células;

Tecidos;

Órgãos.

É o ramo da ciência dedicado ao estudo da Biologia emfunção do tempo os ritmos e os fenômenos físicos ebioquímicos, cíclicos e periódicos que ocorrem nosseres vivos.

Correspondência temporal

Ciclo dia e noiteEstações do anoCiclo das marés

Fases da lua

Importância Área molecular

Abrange conjunto de genes que regulam atividades nosorganismos, principalmente nos ciclos circadianos.

Área da Fisiologia

Na regulação do ciclo do sono, no que diz respeito à intensidadede luz.

Psicologia

Nos diversos processos cognitivos, na aprendizagem ena memória, influenciadas pelo sistema de temporização (relógiobiológico).

Saúde pública

Pela importância da regulamentação e influências geradas pelotrabalho noturno ou em trocas de turno.

Importância

Um chamado relógio biológico permite que esteorganismo se ajuste às suas atividades e às mudançasperiódicas do ambiente.

Por exemplo:

Um ritmo diurno diz aos animais que vivem em águas profundas

quando é noite e quando devem se dirigir para a superfície, lugar onde

o alimento é mais abundante.

O sentido do tempo das abelhas permite que elas

coordenem os voos para o momento de abertura das

flores das quais se alimentam.

Um caranguejo que evita a luz durante a maré baixa procurará abrigo, evitando as gaivotas e outros

predadores que caçam nas áreas expostas.

Cronobiologia

Ritmos biológicos são definidos como qualquermudança de ciclo de um produto químico ou desua função corporal.

É a alternância de estados que se repete nosorganismos, em períodos definidos.

Muito do comportamento expressado segue umritmo regular.

São intrínsecos embora correlacionados àsalterações do meio (dia e noite), não dependemdiretamente delas SINCRONIA.

Cronobiologia

CLASSIFICAÇÃO DOS RITMOS BIOLÓGICOS

Circadianos: Periodicidade em torno de 24 horas;

Temperatura corporal, melatonina.

Período longo e frequência baixa.

Ultradianos: Periodicidade inferior a 20 horas;

Batimento cardíaco, ciclo da alimentação.

Período curto e frequência alta.

Infradianos: Periodicidade superior a 28 horas;

Ciclo menstrual, ciclo das marés, produção de plaquetas nosangue.

Há também uma classificação dos ciclos onde estes

podem ser circanuais ou

mensais.

Cronobiologia

COMPONENTES QUE INFLUENCIAM OS RITMOSBIOLÓGICOS

Endógenos (internos)Controlado por um relógio biológico interno.

Ex.: ciclo de temperatura corporal, batimentos cardíacos, respiração.

Exógenos (externos)Controlado por um ciclo interno sincronizado com um estímuloexterno.

Ex.: sono / vigília e dia / noite. Tais estímulos são chamados deZeitgebers.

Cronobiologia

CRONOTIPOS

Matutino

Vespertino

Será que o horário

escolar é justo com todos os

indivíduos?

Cronobiologia

Cronobiologia – teoria I

Animais mudam suas prioridades em respostaprioridades a um RELÓGIO BIOLÓGICO;

Mecanismo temporal que atua independente aqualquer sinal ao redor do animal.

Cronobiologia – teoria II

Os animais alteram as relações entre centros decomando no seu sistema nervoso

com base em informações deretroalimentação obtidas por mecanismos quemonitoram o ambiente circundante.

Ritmos do nosso corpo

Retirado de:HILL, R.W.; WYSE,

G.A.; ANDERSON, M. Fisiologia Animal, 2°

edição. Editora:

Artmed, 2012.

Ritmos do nosso corpo

Trabalhadores noturnos

Irritabilidade;

Predisposição à depressão;

Sensação de cansaço, mesmo após o sono;

Perda da vitalidade e interesse pelo trabalho;

Fadiga crônica, acompanhada de perda de apetite,perturbações do sono e problemas digestivos.

Ritmos do nosso corpo

Retirado de:http://www.ibb.unesp.br/Home/Departamentos/Fisiologia/Neur

o/aula19.sono_vigilia.pdf

Ritmos do nosso corpo

Jet lag Descompensação horária.

“Fadiga de viagem”

É uma condição fisiológica consequência dealterações no ritmo circadiano.

As alterações podem provocar uma mudança dotrabalho do organismo.

Ritmos Endógenos Circadianos

Os ritmos de um dia são chamados de circadianos (dolatino circa, quase, e dies, dia);

Os ritmos circadianos também são chamados de ritmosdo dia solar;

Possuem período de 24 horas (varia de 20-28 horas);

Uma das funções deste sistema é o ajuste do relógio biológico,controlando o sono e o apetite.

Ocorrem em todos os eucariotos e em algunsprocariotos;

Está sincronizado com as condições ambientais.

Ritmos Endógenos Circadianos

Ritmos circadianos são os ritmos fisiológicos ecomportamentais e incluem:

Ciclo do sono/vigília;

Temperatura corporal;

Padrões de secreção hormonal;

Pressão sanguínea;

Secreções digestivas;

Níveis de estados de alerta;

Tempos de reação.

Relógio Circadiano

Em humanos e em outros mamíferos, o relógiocircadiano está localizado no núcleosupraquiasmático (NSQ), que, por sua vez,localiza-se no hipotálamo.

É um centro primário de regulação dos ritmoscircadianos mediante a estimulação dasecreção de melatonina pela glândula pineal.

Relógio Circadiano

O relógio circadiano está sincronizado com os ciclosexternos de luz e a ausência desta, além do contatosocial.

O ritmo sincronizado é chamado de ritmo diurno.

A interrupção do relógio afeta o bem-estar, bemcomo a execução mental e física.

Retirado de: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Biological_clock_human.PNG

Ritmos Endógenos Circadianos

Ciclo claro/escuro normal

Retirado de: HILL, R.W.; WYSE, G.A.; ANDERSON, M. Fisiologia Animal, 2° edição. Editora: Artmed, 2012.

Ati

vid

ade

met

abó

lica

(mL

O2/h

)

Ati

vid

ade

de

salt

o(s

alto

s/h

)

Ritmos Endógenos Circadianos

Luminosidade constante

Ati

vid

ade

met

abó

lica

(mL

O2/h

)

Ati

vid

ade

de

salt

o(s

alto

s/h

)

Retirado de: HILL, R.W.; WYSE, G.A.; ANDERSON, M. Fisiologia Animal, 2° edição. Editora: Artmed, 2012.

Relógio Biológico e Melatonina

O relógio circadiano controla ciclos de longoprazo:

Ritmos sazonais na reprodução;

Ritmos sazonais do metabolismo e do apetite;

O hormônio melatonina, indutor do sono, media esta

sazonalidade.

É um neuro-hormônio produzido pela glândula pineal;

Apresenta como principal função regular o sono, bemcomo está associado à regulação dos ritmosinfradianos;

Na presença de luz é enviada uma mensagem neuro-endócrina que bloqueia a sua formação.

A secreção dessa substância é quase exclusivamente

determinada por estruturas fotossensíveis, principalmente ànoite.

Relógio Biológico e Melatonina

Retirado de: http://revistaescola.abril.com.br/ensino-medio/licoes-sono-bom-motivo-despertar-classe-432202.shtml

Arrastamento e Zeitgebers

Os ritmos biológicos, tais como observamos nanatureza, são o resultado da interação entre relógiosbiológicos endógenos e a fatores ambientais externosaos quais os organismos estão submetidos.

Sincronização ou arrastamento: processo através do qual se dá essa interação do ritmo biológico e o ritmo ambiental;

Agentes sincronizadores ou arrastadores (zeitgebers): a informação temporal que arrasta um ritmo biológico.

Ritmos de atividades de esquilos voadores

Retirado de: HILL, R.W.; WYSE, G.A.; ANDERSON, M. Fisiologia Animal, 2° edição. Editora: Artmed, 2012.

Arrastamento e Zeitgebers

Um organismo em seu meio natural estáexposto a uma grande diversidade deciclos, mas somente aqueles aos quais aespécie é sensível serão Zeitgeber.

Ciclos Infradianos e Ultradianos

Infradianos

Ciclos com período maior que 28 horas;

Ex: reprodução estacional de alguns animais,período menstrual da mulher (de 28 dias).

Ultradianos

Ciclos com período menor que 20 horas;

Ex: Respiração batimentos cardíacos.

Ritmos Circanuais e Circamarés

Alguns desses ciclos são endógenos;

Persistem mesmo quando o animal é privado dascondições ambientais;

Anuais: Reprodução, migração, deposição de gordura,dormência;

Marés: duração de 12,4 horas.

Ritmo circanual do esquilo Spermophilus laterais

Retirado de: ALCOCK, J. Comportamento Animal: uma abordagem evolutiva, 9° edição, editora: Artmed, 2011.

Retirado de:http://www.ibb.unesp.br/Home/Departamentos/Fisiologia/Neuro/aula19.sono_vigilia.pdf

Persistência: período de funcionamento livre

No ambiente natural, o ciclo diário tem 24 horas.

Entretanto, animais transferidos para o laboratório comcondições constantes de luz (ou escuro) e temperatura,podem manter seu ciclos diários sem alteraçõesdurante dias, meses ou anos.

Sistemas particulares e não temporizadores ambientaisexógenos.

Fotoperíodo

É o período de luz em cada 24 horas do dia.

Os animais e as plantas apresentam fotoperiodismo,isto é, capacidade de reagir à duração da luminosidadediária a que estão submetidos.

Fotoperíodo

Retirado de: http://naturalezacantabrica.blogspot.com.br/2013/03/las-senales-de-la-primavera.html

Ritmos biológicos: Invertebrados

Controladores: dos ritmos e da sincronização com o meiosão os neurônios laterais;

Possuem um sistema nervoso central simples;

Reagem com claro/escuro;

Interagem com fotopigmentos e fotoreceptores oculares.

Ritmos biológicos: Invertebrados

Insetos (fotoperíodo)

Interrupção e término da diapausa

Aparecimento de formas sazonais

Taxas de crescimento

Migração

Mudanças da coloração e do comportamento sexual

Proporção da ocorrência dos sexos

Fecundidade

Sensibilidade a inseticidas

Recuperação de estresse causado por calor

Ritmos biológicos: Vertebrados

Sistema nervoso central muito desenvolvido;

O sincronismo com o meio pode ter váriosestimuladores

percebidos por diferentes receptoresdesencadeiam-se as reações.

Ex: ritmos circadianos e estados de dormência ehibernação.

Ritmos biológicos: Vertebrados

Peixes A desova da truta é influenciada pela duração do fotoperíodo.

Aves À medida que os dias se tornam mais curtos, os instintos informam aos

animais de que o inverno está chegando.

Experiências demonstraram que animais expostos a fotoperíodosartificiais constantes agirão como se fossem naturais.

Algumas espécies mantêm uma observação cuidadosa em seussuprimentos de comida.

Quando o alimento fica escasso, o animal sabe que é hora deapanhar tudo o que sobrou e se recolher para o inverno.

Ritmos biológicos: Vertebrados

Peixes, anfíbios, répteis e aves

Identificam-se osciladores circadianos oculares;

A glândula pineal, nesses animas é um marcapassocircadiano.

Mamíferos

São núcleos supraquiasmáticos (NSQ), que funcionamcomo osciladores circadianos nos mamíferos;

Melatonina

Estômago (alimentação)

Sono

Segredos do relógio biológico

Relógio biológico

Normal 24:15h

Adiantado até 22h

Atrasado em torno de 25h

Hora de dormir

Antes dos 10 anos = Dormir cedo e acordar cedo;

Depois dos 10 anos = Tendência a acordar e dormir cada vez maistarde;

Depois dos 20 anos = Dormir ligeiramente mais cedo;

55 anos = Dormir na mesma hora em que dormíamos quandotínhamos 10 anos.

Alterações nos ritmos biológicos Com as alterações culturais estão surgindo cronopatologias,

doenças associadas ao desrespeito dos ritmos endógenos;

A depressão e a maior vulnerabilidade a doenças emindivíduos que são submetidos a trabalhos em horáriosirregulares têm induzido pesquisas nesse sentido;

Quando a pessoa troca o dia pela noite, ocorre adesincronização interna, pois nem todos os ritmos internos sealteram rapidamente;

Manifestam-se sintomas como desânimo, fraqueza,sonolência, descontrole, agressividade, ansiedade, alteraçõesgastro-intestinais e obesidade.

Conclusões

Os ritmos biológicos são atividades cíclicas e periódicasas quais têm impacto sobre a vida e suas manifestações.

Os ritmos biológicos são regulados por hormônios,glândulas, fatores externos e presença ou ausência deluminosidade;

Os ciclos biológicos são divididos em ciclos circadianos(24h), infradianos (maiores que 28h) e ultradianos(menores que 20h).

Conclusões

O relógio biológico varia nas espécies, principalmente paragarantir a sobrevivência do indivíduo;

A luz é o principal ativador do relógio biológico;

Do mesmo modo das plantas, o ritmo circadiano dos animaisliga-se à alternância dia-noite e às estações;

No nosso dia-a-dia, há variações na liberação de hormôniosque fazem com que nosso corpo reaja de maneiras diferentesa estímulos iguais, dependendo da hora do dia.

Conclusões

• Os animais e as plantas apresentamfotoperiodismo, isto é, capacidade de reagir àduração da luminosidade diária a que estãosubmetidos.

As condições da vida moderna, principalmentenos países considerados “altamentedesenvolvidos”, perturbam constantemente osritmos biológicos, alterando-os.

Referências bibliográficas

ALCOCK, J. Comportamento Animal: uma abordagemevolutiva. 9° edição, editora: Artmed, 2011

HILL, R.W.; WYSE, G.A.; ANDERSON, M. Fisiologia Animal.2° edição. Editora: Artmed, 2012

MENNA-BARRETO, L. & MARQUES, N. O tempo dentro davida, além da vida dentro do tempo. Disponível em:<http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?pid=S0009-67252002000200030&script=sci_arttext>. Acesso em:23 Set. 2013.

Referências bibliográficashttp://www.icaro.med.br/artigos/dhea-e-melatonina-quem-esta-envelhecendo-precisa-conhece-los.html/

http://ergo.human.cornell.edu/studentdownloads/DEA3250pdfs/biorhythms.pdf

http://revistaeducacao.uol.com.br/textos/0/cronobiologia-os-ritmos-da-vida-241624-1.asp

http://www.slideshare.net/anamfila/aula-6-ritmos-biolgicos-14167389

http://www.grupoescolar.com/pesquisa/ritmos-biologicos--alternancia-de-estados-organicos.html

http://www.fea.br/Arquivos/Educa%C3%A7%C3%A3o%20F%C3%ADsica%20-%20Bacharelado/RitmosBiologicos.pdf

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cronobiologia#Import.C3.A2ncia

http://www.ibb.unesp.br/Home/Departamentos/Fisiologia/Neuro/aula19.sono_vigilia.pdf