Funcionalidad de los relojes biológicos en el carpínla hora de la alimentación como sincronizador y caracterización de ritmos de salida

Resumen

La presente Tesis Doctoral aborda el estudio de interacciones entre la ingesta de alimento y el sistema circadiano de un teleósteo, el carpín dorado (Carassius auratus). El objetivo general ha sido investigar el papel del tracto gastrointestinal del carpín como un oscilador del sistema circadiano, y su capacidad para integrar señales externas (fotoperiodo y horario de alimentación) e internas (hormonas orexigénicas). Además, se ha estudiado la posible participación de dicho tracto en la producción de melatonina, hormona clave en el funcionamiento del sistema circadiano, mediante el análisis funcional de las enzimas limitantes de su ruta biosintética. 1. Ciclo luz/oscuridad y horario de alimentación como sincronizadores. En la primera parte de la Tesis se ha analizado el papel de factores ambientales en la sincronización de la ritmicidad diaria de los genes reloj pertenecientes al bucle negativo (Per1a, Per2a, Per3 y Cry3) en el intestino del carpín. Los resultados obtenidos indican que: (1) el intestino del carpín puede sincronizarse in vivo tanto por el horario de alimentación como por el fotociclo; (2) el alimento es una señal potente que sincroniza este oscilador periférico; y (3) ambos factores ambientales parecen actuar sobre diferentes elementos del reloj molecular. 2. Hormonas orexigénicas como sincronizadores endógenos. Se ha investigado el papel de dos hormonas orexigénicas, orexina y ghrelina, en el funcionamiento del sistema circadiano del carpín. Se estudió el efecto agudo de estas hormonas (administradas intracerebroventricularmente o intraperitonealmente) sobre la expresión de genes reloj y hormonas reguladoras de la ingesta. Los resultados obtenidos muestran por primera vez en los peces la existencia de una interacción entre hormonas orexigénicas y la maquinaria molecular de osciladores circadianos centrales y periféricos, sugiriendo una posible funcionalidad de estas hormonas como señales de entrada al sistema circadiano del carpín. Además se ha encontrado una implicación de ambas hormonas en la ritmicidad de la actividad locomotora diaria y la actividad anticipatoria a la alimentación. 3. Funcionalidad de enzimas de la ruta biosintética de melatonina en el tracto gastrointestinal. Se ha analizado la actividad funcional in vitro de las dos últimas enzimas de la ruta biosintética de melatonina, la arilalquilamina N- acetiltransferasa (AANAT) y la hidroxindol-O-metiltransferasa (HIOMT), en el hígado y el intestino del carpín a lo largo de un ciclo diario completo, encontrando la existencia de oscilaciones diarias en la actividad funcional AANAT en todos los tejidos analizados. Sin embargo, la actividad funcional HIOMT sólo se detectó en la retina (tejido utilizado como control positivo), descartando por tanto, la hipotética síntesis de melatonina en el tracto gastrointestinal del carpín. Además, los resultados obtenidos en ensayos de competición de sustratos en retina, intestino e hígado nos sugieren que muy posiblemente sea la isoforma AANAT1 la presente en el tracto digestivo, donde puede desempeñar un papel clave en la regulación del contenido de dopamina. 4. Dopamina y motilidad del intestino anterior en peces. Se ha investigado el posible papel fisiológico de la dopamina como candidato a regulador de la motilidad intestinal en el carpín. Observamos un efecto dual de la dopamina in vitro, que induce una respuesta contráctil a concentraciones bajas y una relajación a concentraciones altas. Los ensayos farmacológicos realizados revelan que la relajación intestinal inducida por dopamina está mediada por receptores de la familia D1-like presentes en las células musculares, a través de un mecanismo independiente de nucleótidos cíclicos, del óxido nítrico y de la inervación colinérgica, y que interactúa con la regulación serotoninérgica intestinal.