Ciclo Circadiano – Metabolismo, nutrição, JetLag, alterações no ciclo…

Última Atualização: 22/08/2021

Fisiologia:

O ciclo circadiano regula tanto os processos metabólicos quanto os fisiológicos afim de  criar “flutuações” que atendam a demanda de energia e seu suprimento ao longo do dia. (1)

Esse ciclo é endógeno e autossustentável, persistindo constantemente  em um período de aproximadamente 24h. Mas ele sofre influencia de fatores externos, que o “ajustam” ao tempo local.  (1)

Dentre os fatores que influencia esse ciclo há: o ciclo claro/escuro; a disponibilidade de comida; contato social e ate a luz da lua. (1)

O ciclo circadiano conta com:

  • vias de informação vinda do ambiente; (1)
  • um “marca-passo” responsável pela ocilação; (1)
  • vias pelos quais o ciclo transmite informações através de diversos processos. Isso depende da expressão de diversos genes, incluindo, clock, Bmall, Per1-3, Cry1-2, Chrono, Rev-erbα e Rorα; (1)

O núcleo supraquiasmatico consiste em dois grupos de neurônios localizados no hipotálamo anterior que servem de “marcapasso” principal para o ciclo circadiano, sendo principalmente influenciado pelo ciclo claro/escuro.  (1)

Localizado no hipotálamo, o núcleo supraquiasmatico é um dos fatores chaves no ciclo circadiano;

  • Ele recebe ligação direta com a retina que sincroniza o ambiente externo com o interno.
  • A luz é a principal responsável por essa sincronização!

Os sinais temporais são enviados de diversas formas, sinalização hormonal (cortisol e melatonina), temperatura corporal, sinalizações comportamentais (atv. Física, ingestão alimentar)

O ciclo circadiano é responsivo a fatores como tempo de exposição a luz, atividade física, alimentação, medicação, tempo de sono, interferindo inclusive no tratamento da resistência a insulina

O fato de nosso relógio interno não ser tão preciso nos permite uma grande flexibilidade no dia a dia

Existem também “relógios” periféricos que exercem papeis específicos em cada tecido, expressando genes específicos envolvidos em uma variedade de processos fisiológicos. (1)

O controle do ciclo é exercido através da secreção de sinais humorais partidos do núcleo supraquiasmatico para regiões próximas ao hipotálamo. Sendo alguns possíveis candidatos, fator de crescimento transformador, citocina do tipo cardiotrofina e a procineicina-2. (1) Outro fator humoral que também é estudado são os glicorticoides, que agem principalmente nos relógios periféricos. (1)

Os glicocorticoides alteram a expressão gênica dos relógios através da ativação de receptores nucleares como, PPARα. (1)

O relógio central combina vias neuroendócrinas e autonômicas para prover uma quantidade ideal de glicocorticoides. (1)

Um estudo que alimentou ratos apenas no período do dia (Ratos tem hábitos noturnos) foi capaz de “realinhar” os relógios periféricos com o horário da oferta de comida. Indicando que a comida pode ser um fator regulador muito potente. (1)

As quantidades plasmáticas de grelina também são controladas pelo ritmo circadiano, tanto em ratos quanto em humanos, e sua concentração sofre o pico logo antes do horário da refeição. (1)

Enquanto os níveis plasmáticos de leptina, insulina, glucagon e corticosterona alcançam seu pico durante a fase ativa dos roedores, o oposto é verdade para adiponectina e grelina. (1)

A microbiota, tanto de roedores quanto de humanos também sofrem oscilações durante o dia, influcenciada pelo ritmo da alimentação, visando uma composição e função ótima durante as 24h. (1)

Diferentes nutrientes, incluindo a glicose, aminoácidos, sódio, álcool, cafeína, tiamina, e ácido retinóico possuem a capacidade de alterar o ciclo circadiano. (1)

Eventos cardiovasculares, edema pulmonar, infartos, geralmente ocorrem em determinada hora do dia. (próximos a 12:00h)

Crononutrição:

Os relógios periféricos no organismo regulam a absorção da glicose, a sensibilidade a insulina, a secreção de insulina…

O cortisol controlado pelo eixo HPA – Hipotalmo-pituitaria-adrenal, mediado pelo SNC, tem um pico de liberação momentos antes do período “ativo”, diminuindo a secreção de insulina.

Há uma melhor respostas das células-B pancreáticas pela manhã. O tecido muscular mostrou uma maior sensibilidade a insulina pela manhã e uma maior capacidade mitocondrial oxidativa no período da noite.

A melatonina interfere na secreção de insulina, e é inibida pela luz. A baixa da melatonina é associada ao dm2, pois a melatonina é capaz de reduzir a secreção de insulina. Quando indivíduos recebem luz de noite, e ficam acordados, existem estudos mostrando uma elevação da glicose no plasma.

O GH (antagonista da ação da insulina no músculo e fígado) diminui a sensibilidade a insulina no período noturno.

Processos transporte de glicose, gliconeogênese, lipólise, adipogênese, oxidação mitocondrial, são todos controlados através de transcrições relacionadas ao relógio central (time-sensitive).

A sensibilidade a insulina e a tolerância a glicose caem com o passar do dia;

A 1ª refeição do dia determina a fase dos relógios periféricos, e a última leva a lipogêneses e ao acúmulo de gorduras.

O quociente respiratório também é definido pelo ciclo circadiano, variando entre 0,7 (100% oxidação lipídica) a 1 (100% oxidação de CHO)

  • Durante a manha – R 0,84 (preferência por CHO)
    • Durante a noite – R <0,84 (maior preferência por LIP)

Um consumo  (maior) de CHO pela manha possui um efeito protetor para a síndrome metabólica.

A ingestão de proteínas pela manhã é mais eficaz no aumento da saciedade e no controle da grelina durante o resto do dia.

Estudos em ratos demonstraram que  a concentração de calorias durante o inicio do dia é mais eficaz para a perda de peso do que concentrar calorias ao final do dia. O café da manhã “calórico” foi capaz de modular os níveis hormonais de grelina, diminuindo a fome no resto do dia. (2)

Em diabéticos, o consumo de um café da manha rico em proteínas e gorduras gerou benefícios ao metabolismo. (2)

Cronodisrrupção e obesidade:

(+Sobre obesidade)

A cronodisrrupção foi definida por Erren et al.  como um termo que sugere que o ritmo de 24g esta dessincronizado de uma maneira crônica, resultando em efeitos adversos a saúde. (1) Ela ocorre quando a sincronização entre o ambiente externo e a fisiologia interna é perdida. (1)

Em um estudo, após 3 dias de desalinhamento do ciclo circadiano, foram encontrados níveis de leptina diminuindos com um aumento nos níveis de glicose,  mesmo com  o aumento da insulina. (1)

Estudos em animais já mostram que alterações no ciclo circadiano geram anormalidades comportamentais na ingestão alimentar, no GEB…

  • Fome noturna (Maior ingestão de alimentos no período noturno)
    • Hiperfagia (Excesso de alimentação, devido a alterações em neuropeptideos como a grelina)
    • Alterações no metabolismo de CHO, levando a alterações na sensibilidade a insulina, com consequente resistência à ela.
    • Queda no GEB

Um estudo encontrou que quanto mais tarde a ingestão a alimentar e o horário de dormir maior é o percentual de gordura. (3)

Pular o café da manhã e se alimentar mais no período noturno foi relacionado com maior ganho de peso.   A 1ª refeição do dia determina a fase dos relógios periféricos, e a última leva a lipogêneses e ao acúmulo de gorduras, quando se pula o café da manhã, ocorre um atraso na lipólise com consequente aumento na lipogênese

Foi visto que dormir mais tarde não está associado necessariamente a comer mais, sugerindo então que existem outros mecanismos por trás do aumento do % de gordura. (3)

Já foi visto uma melhora / aumento no emagrecimento quando há uma maior concentração das calorias no período da manhã.

 A diferença entre a composição da dieta não demonstrou alterações na % de perda de peso em indivíduos obesos .(2)

Síndrome do comer noturno:

É uma condição caracterizada por um atraso no horário da alimentação, no qual a maior parte do consumo acontece no final da tarde / noite. (1)

Em ratos, foi observado que quando eles comiam durante sua fase de “descanso”, eles se tornavam obesos. (1)

Hábitos alimentares podem gerar obesidade e desalinhamento do ciclo circadiano. (1)

Jet lag:

Jet Lag é o resultado de repetidas viagens com diferentes fusos-horários. Alguns sintomas são: sono ruim, baixo desempenho mental e física durante o dia, mudanças subjetivas negativas, e distúrbios gastrintestinais. (1) Além desses efeitos, o jet lag foi capaz de gerar  alterações na microbiota, disbiose, que é associada a obesidade e intolerância a glicose. (1)

Shift work

A luz durante o período da noite é um dos mais potentes cronodisruptores para o corpo humano.  (1)

20% da população global esta  engajada em alguma atividade noturna que representa risco para o ciclo circadiano. (1)

A troca de turno já foi associada a um maior risco para obesidade / sobrepeso. (1)

Em trabalhadores noturnos ocorre uma diminuição da TMR com concomitante aumento da ingestão calórica.

O desalinhamento do ritmo circadiano interno e do comportamento exacerbou a tolerância a glicose em trabalhadores de turnos invertidos. Reforcando a necessidade de um alinhamento entre os ritmos. (4)

Mulheres que trabalham em turnos noturnos possuem um risco aumentado para o desenvolvimento do câncer de mama, sendo esse risco aumentado de acordo com a duração desse trabalho noturno ao longo dos anos. (1) A exposição a luz durante a noite com subsequente redução nos níveis de melatonina tem sido postulado como a causa para esse efeito. (1)

A troca pelo trabalho noturno tem sido associado à uma maior janela alimentar, sendo a ingestão de comida no período noturno associado à obesidade, independente da ingestão energética. (3)

Além disso a troca de turno também tem sido associada a uma menor duração do sono. (3)

Janela alimentar:

Pular o café da manhã já foi associado à maior chance de desenvolver obesidade e falhar metabólicas. O aumento do peso é resultado da disrrupção no timing da produção de calor induzida pela dieta, que normalmente atinge seu pico pela manhã. (1)

De manha foi visto uma maior tolerância à glicose se comparada com a tarde. (4)

Foi visto que pessoas que comem mais pela manhã tendem a perder mais peso mesmo consumindo quantidades parecidas de energia. (3)

Em relação ao almoço, pesquisadores sugerem que este não deve ser “adiado” para o final da tarde. Participantes obesos / sobrepeso perderam mais peso quando almoçaram mais cedo, mesmo ingerindo uma dieta isocalorica. (1,2)

O jantar deve ser consumido pelo menos 3h antes de ir dormir. (1)

Pesquisadores em Israel especulam que concentrar o consumo de carboidratos no período da noite poderia modificar os padrões de liberação de leptina, levando a uma maior concentração de leptina durante o dia, aumentando a saciedade durante as horas de vigília e não de noite. (1)

Um experimento feito encontrou uma melhora na sensibilidade a insulina e melhora no metabolismo alem de diminuir o status inflamatório. (1)

Nos tecidos periféricos (fígado, músculos e tecido adiposo), o carboidrato concentrado na dieta promoveu uma sinalização da adiponectina, reprimiu a gliconeogenses, aumentos a oxidação lipídica e diminuiu a inflamação, melhorando alguns fatores de risco para obesidade.  (1)

Um estudo mostrou que a elevação de triglicéres em resposta a ingestão de lipídios foi maior e mais longa durante a noite do que durante o dia. (4)

Em roedores, foi visto que a absorção de alguns aminoácidos foi maior no inicio da fase ativa, maior do que na fase de descanso. (4) Em humanos foi visto que 16 aminoácidos, como a leucina, foram melhores absorvidas pela manha. (4)

Um estudo mostrou que consumir grandes quantidades calóricas no jantar pode induzir  a disfunções lipídica e metabólicas, mesmo quando há uma restrição na janela de alimentação. (4)

Como os processos metabólicos são ligados ao ciclo circadiano, a ingestão alimentar fora do ciclo pode levar à efeitos adversos no metabolismo como, obesidade, DM2 e doenças cardiovasculares.  (3)

Em alguns estudos, os autores concluíram que a restrição de tempo para alimentação no dia (dieta ramadam) pode ser uma boa estratégia, não farmacológica, na luta contra a obesidade. (2)

A diminuição da janela alimentar junto com o atraso na primeira refeição  foi associado a um maior % de gordura. (3) Implicando diretamente na estratégia de jejum intermitente, onde a janela alimentar é restrita a 6-10horas/dia. (3)

Restrição do tempo alimentar:

Restringir o tempo de alimentação durante o dia foi benéfico para trabalhadores noturnos, representando uma ferramenta efetiva no controle de peso e na saúde metabólica. (1)

Também conhecida como a dieta do ramadam, vulgo jejum intermitente.

A restrição do tempo alimentar foi capaz de prevenir em uma dieta rica em gorduras o ganho de peso, a intolerância a glicose, a esteatose hepática e a inflamação. (4)

A restrição alimentar, com uma janela de 6h de alimentação, sendo o jantar as 15h foi capaz de melhorar a sensibilidade a insulina, a função das células β, a pressão sanguínea e o estresse oxidativo em pré-diabeticos. (4)

Sono:

(+Sobre o sono)

A privação de sono de 4-6h foi capaz de diminuir a sensibilidade a insulina no fígado, no tecido adiposo e no resto do corpo. (Isso devido ao aumento da circulação de catecolaminas e/ou cortisol no organismo)

A pratica regular de exercícios físicos foram associados a uma melhor qualidade do sono e a um menor cansaço durante o dia. (1)

O exercício físico serve como um sincronizador não fotico para o ciclo circadiano tanto em humanos quanto em ratos. (1)

A luz artificial com ondas  entre 460-480 nm, conhecidas como luz azul,  atua como um poderoso sinal de vigília.  Já a luz vermelha possui um impacto reduzido nos receptores de melatonina, estimulando menos o status de vigília. (1)

A luz azul pode ser utilizada para melhorar a atenção, o tempo de reação e o humor, enquanto que a luz vermelha pode melhorar a qualidade do sono. (1)

Ate o momento, a única substância que mostrou potencial para uso e a melatonina e seus análogos. (1)

A melatonina pode ser utilizada em obesos, visto que geralmente esses perdem a ritmicidade do ciclo circadiano, gerando assim possíveis benefícios no tratamento. (1)

Estudos recentes demonstraram que a hora da refeição durante o dia tem implicações diretas na prevenção da obesidade, perda de peso, apetite, resistência a insulina e a síndrome metabólica.  (2)  Assim como a hora da refeição, a hora dos macronutrientes também podem ter influência na dieta. (2)

Exercício físico:

Geralmente, a performance atlética é menor durante o período da manhã, sendo seu pico no final da tarde. (4)

Treinar no mesmo horário onde ira ocorrer uma competição é uma estratégia benéfica em esportes como a natação. (4)

O treino no período da noite, entre 19 e 22h gerou atrasos na liberação de metabolitos da melatonina, sendo concluído que exercícios de noite podem atrasar o ciclo circadiano. (4)

Alguns estudos mostraram que em relação ao ganho de massa magra, treinar no período da tarde é melhor para o ganho de massa, pois ocorre uma maior indução  na hipertrofia, enquanto que treinar pela manha é melhor na prevenção da perda de massa. (4)

Também foi visto que visando a queima de gordura, treinos no período da tarde foram melhores a curto prazo, havendo o maior aumento nos níveis de adrenalina no sangue e IL-6 do que quando realizados pela manhã. (4)

Referências bibliográficas:

1- Laermans J, Depoortere I. Chronobesity: Role of the circadian system in the obesity epidemic. Obes Rev. 2016;17(2):108–25.

2- Sofer S, Stark AH, Madar Z. Nutrition Targeting by Food Timing: Time-Related Dietary Approaches to Combat Obesity and Metabolic Syndrome. Adv Nutr. 2015;6(2):214–23.

3- Thomas EA, Zaman A, Cornier MA, Catenacci VA, Tussey EJ, Grau L, et al. Later meal and sleep timing predicts higher percent body fat. Nutrients. 2021;13(1):1–17.

4- Aoyama S, Shibata S. Time-of-Day-Dependent Physiological Responses to Meal and Exercise. Front Nutr. 2020;7.