El reloj biológico
son las oscilaciones que permiten anticiparse a las variaciones diurnas de las
condiciones ambientales y que relacionan los procesos fisiológicos con el
tiempo geofísico. En los mamíferos existen varios reguladores transcripcionales
que se expresan más o menos según sea la fase, luminosa u oscura. Además varias
hormonas y señales neuronales también están sujetas a este ciclo diurno de
luz/oscuridad o día/noche. Así, existen varios procesos biológicos, desde el
metabolismo hasta la inmunidad, que se sincronizan según fluctuaciones diurnas.
Hoy en día es frecuente la alteración de este reloj biológico, por ejemplo al
cruzar distintos husos horarios en
los vuelos internacionales, una experiencia que se conoce como “jet
lag”. Sabemos que estas alteraciones pueden estar asociadas a cambios
en la fisiología y a una mayor tendencia a sufrir problemas metabólicos, como
obesidad y diabetes, cardiovasculares o una mayor susceptibilidad a las
infecciones. Pero el mecanismo concreto por el cual los cambios en los ritmos
diurnos pueden contribuir a estos problemas fisiológicos se desconocen.

En las bacterias también existen algunos factores que se
regulan de forma cíclica, anticipándose a cambios diurnos ambientales, pero se
desconoce si esa actividad rítmica existe en ecosistemas microbianos complejos,
como por ejemplo la microbiota intestinal. Sabemos que la microbiota intestinal influye en muchos procesos fisiológicos del
huésped, como la digestión, el metabolismo, la maduración del sistema
inmune, incluso el comportamiento.

Pero, ¿es posible que
nuestra microbiota siga unos ritmos diurnos y cambie su composición y función?,
¿o que las alteraciones de nuestro reloj
biológico influya también en nuestros microbios? A estas y otras preguntas
intenta contestar un trabajo del Instituto Weizmann publicado en la revista Cell.

La mayor parte del trabajo se ha realizado en ratones. Han
analizado la microbiota intestinal a lo largo del día, tomando muestras cada 6
horas en dos ciclos de luz/oscuridad. Comprobaron que un 15% de las bacterias
cambiaba de cantidad a lo largo del ciclo, sobre todo Clostridium, Lactobacillus
y Bacteroides. Por ejemplo, Lactobacillus reuteri tiende a disminuir
en la fase de oscuridad mientras que Dehalobacterium
por el contrario aumenta. Comprobaron también que esas fluctuaciones no eran sólo
en la composición de la microbiota si no también en su función: existía unos
perfiles de expresión de genes específicos para esos ciclos de luz/oscuridad.

La microbiota intestinal cambia según el ciclo noche/día y está
influenciada por los ritmos de alimentación

También han empleado un tipo de ratones deficientes en el
control de los ciclos circadianos, es decir, sin reloj biológico. En estos
ratones, la microbiota no se ve influenciado por esos cambios de luz/oscuridad,
lo que demuestra que el reloj biológico
del huésped es necesario para esas fluctuaciones diurnas de la composición y
función de la microbiota intestinal.

Además, han sometido a los ratoncitos a un “jet lag”
experimental, exponiéndolos a cambios de ciclos de 8 horas cada tres días
durante varias semanas. Comprobaron que el
“jet lag” del ratón disminuyó totalmente los ritmos de oscilación de la
población bacteriana y cambió la composición de la microbiota, lo que se
podía asociarse además con cambios en el balance metabólico de los animales.

Por último, los autores han querido comprobar si estos
efectos del “jet lag” demostrados en la microbiota de los ratones ocurre
también en humanos. Desgraciadamente solo han empleado muestras de dos personas
que viajaron desde EE.UU. a Israel.  Los
resultados, que en realidad se pueden considerar una prueba de concepto, sugieren que también la microbiota intestinal
humana sufre oscilaciones diurnas en su composición y función que podrían
contribuir a alteraciones en el balance metabólico, como la obesidad o la
intolerancia a la glucosa.

Aunque son necesarios más estudios en humanos, estos
resultados evidencian de que existe un coordinación mutua entre los ritmos
diurnos, el huésped y la microbiota intestinal y que su alteración puede ser
causa de problemas metabólicos. En realidad, seguimos sin saber las causas, pero debe existir una regulación cruzada y
dependiente entre el reloj biológico, nuestra salud y nuestros microbios.

Transkingdom Control of Microbiota Diurnal Oscillations
Promotes Metabolic Homeostasis. C. A. Thaiss, et al. Cell. 2014. 159 (3): 514–529. DOI: 10.1016/j.cell.2014.09.048