Bases bioquímicas e moleculares da cronobiologia

CURSO DE POSTGRADO CAPES-SPU AÑO 2009
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO CAPES-SPU ANO 2009
BASES BIOQUIMICAS Y MOLECULARES DE LA CRONOBIOLOGIA
Bases Bioquimicas e Moleculares da Cronobiologia
Docentes:
Dr. Mario E. Guido
Dr. Eduardo Garbarino-Pico
Dra. Maria Ana Contin
Departamento de Química Biológica-CIQUIBIC
Facultad de Ciencias Químicas- Universidad Nacional de Córdoba-CONICET - Córdoba,
Argentina
Características del Curso
El presente curso de postgrado consiste en un Curso de Doctorado/Maestría de
Formación Específica. Está dirigido a egresados universitarios en general y a alumnos
de la carrera doctoral de las Carreras Biomédicas. Constará de clases teóricas y
seminarios de discusión sobre los aspectos moleculares, bioquímicos y fisiológicos de
los ritmos biológicos según se detalla en el programa adjunto, como así también de las
aplicaciones de la Cronobiología a la vida cotidiana y en Ciencias de la Salud.
Características do Curso
O presente curso de pós-graduação corresponde a um curso de doutorado/mestrado
de formação específica. É dirigido a alunos universitários de pós-graduação da área
biomédica. Constará de aulas teóricas e seminários de discussão sobre os aspectos
moleculares, bioquímicos e fisiológicos dos ritmos biológicos segundo se detalha no
programa em anexo, bem como as aplicações da cronobiologia na vida cotidiana e nas
ciências da saúde.
Carga Horaria: 30 h / Créditos: 2 (dois)
Fecha / Data: 22 a 25 de junho de 2009
Introducción
La Cronobiología es la rama de la Biología que estudia la organización temporal
de los procesos biológicos. Se han descripto y analizado fenómenos que oscilan
rítmicamente en los sistemas biológicos, tanto en aspectos conductuales como
fisiológicos y bioquímicos. Recientemente, un nuevo abordaje de estudio empleando
técnicas de biología molecular ha contribuido al conocimiento de los aspectos
genéticos de dichos ritmos. De los estudios realizados surgen pautas importantes para
una mejor comprensión de la naturaleza molecular de los osciladores celulares que
generan los ritmos circadianos, de su importancia fisiológica de los mismos y de los
mecanismos bioquímicos/moleculares que operan en estos fenómenos.
Introdução
A cronobiologia é um ramo da biologia que estuda a organização temporal dos
processos biológicos. Neste contexto, foram descritos e analisados fenômenos que
oscilam ritmicamente, tanto nos aspectos condutuais, quando nos fisiológicos e
bioquímicos. Recentemente, uma nova abordagem de estudo, através do emprego de
técnicas de biologia molecular, tem permitido avançar no conhecimento dos aspectos
genéticos de tais ritmos. Dos estudos realizados, surgem pautas importante para uma
melhor compreensão da natureza molecular dos osciladores celulares responsáveis de
gerar os ritmos circadianos, da sua importância fisiológica e dos mecanismos
bioquímicos e moleculares que operam nestes fenômenos.
Objetivos del Curso de Postgrado / Ementa
La realización de este curso de postgrado tiene como objetivo fundamental que
el alumno se familiarice con la existencia de los ritmos biológicos y de su importancia
en los procesos fisiológicos que tienen lugar en todos los seres vivos. Para esto se
procurará ahondar en forma detallada en las bases anatómicas, fisiológicas y
bioquímicas de las oscilaciones biológicas en los vertebrados, particularmente en los
mamíferos y entre ellos el hombre, aunque también se discutirán estos aspectos en
vertebrados no mamíferos, insectos y plantas. Se desea que el alumno se familiarice
con las metodologías con que contamos en la actualidad para el análisis de los ritmos
biológicos y que adquiera criterio para aplicar estos conocimientos en la práctica.
También se desea resaltar el rol del sistema nervioso en la generación y
mantenimiento de los ritmos biológicos. Para esto se enfatizará la aplicación de las
herramientas más modernas de la Biología Molecular en el estudio de células
nerviosas que conforman los relojes centrales y de otros tipos celulares que componen
los relojes periféricos.
Objetivos do Curso de Pós-Graduação / Ementa
A realização deste curso tem como objetivo principal a familiarização do aluno
com a existência de ritmos biológicos e da sua importância nos processos fisiológicos
que acontecem nos seres vivos.
Ementa: Bases anatômicas, fisiológicas e bioquímicas das oscilações biológicas
em mamíferos, insetos e plantas. Metodologias empregadas para a análise dos ritmos
biológicos. Papel do sistema nervoso na geração e manutenção dos ritmos biológicos.
Aplicação de ferramentas da biologia molecular para o estudo das células nervosas que
conformam os relógios centrais, bem como periféricos.
PROGRAMA
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Introducción a los ritmos biológicos. Historia de la cronobiología, pasada y reciente.
Evolución de las ideas cronobiológicas. Adaptabilidad de los ritmos biológicos:
ciclos geofísicos y correlatos biológicos. Condiciones constantes. El ambiente físico.
Adaptación y anticipación. Ejemplos de la naturaleza. El impacto de los ritmos
biológicos sobre la investigación científica.
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Origen de los ritmos biológicos. Características y Propiedades de los ritmos
biológicos. Orígenes genéticos. Ejemplos. Existencia de osciladores endógenos,
tipos y grupos, diferencias entre vertebrados en general. Relojes dominantes y
secundarios. Relojes endógenos en mamíferos, cronobiología humana. Ritmos de
corrida libre, naturaleza endógena. Tipos de ritmos. Los "circa-ritmos". Ritmos
circadianos, infradianos, ultradianos. Otras frecuencias: ritmos anuales, mensuales,
mareales. Período de libre curso y efectos de la luz. Compensación de temperatura.
Componentes endógenos y exógenos de los ritmos. Evidencia a favor de la
existencia de uno o mas relojes biológicos.
Sincronización del reloj. Concepto de sincronizador o "zeitgeber". Diversidad de
zeitgebers. Efecto de la luz y otros sincronizadores. Cambios de fase. Reglas de
Aschoff. Curvas de respuesta de fase. Diferencias entre animales diurnos y
nocturnos. Modelos de estudio. Pittendrigh. Sincronización fótica y no-fótica.
Fototransducción No-visual. Procesamiento de la Información. Cascadas
Bioquímicas. Fotopigmentos clásicos y no-canónicos. Vía Visual y No-Visual. Relojes
Retinales y Sincronización de los ritmos Biológicos.
Análisis de los ritmos biológicos. Metodología utilizada para la determinación y
análisis de los ritmos biológicos. Demostración de sincronización. Determinación de
período, amplitud y fase. Cambios de fase. Modelos matemáticos. Análisis
estadístico. Interpretación de actogramas.
Sistema circadiano. Fisiología de los ritmos biológicos. Organización del sistema
circadiano. Osciladores. Localización de los osciladores. Jerarquía de los
osciladores. Sistema circadiano en vertebrados. Diversidad y modelos celulares.
Vias eferentes y aferentes. Control neuroendócrino de la ritmicidad, integración de
señales circadianas, circuitos participantes.
Núcleo supraquiasmático. Localización anatómica. Características. Diferencias
entre especies. Neuropéptidos. Aferencias y eferencias. Vias de sincronización.
Demostración de la existencia del reloj endógeno. Lesiones. Transplantes. Cultivo
de rebanadas de hipotálamo, de células aisladas. Registros in vivo e in vitro de
actividad eléctrica y otros parámetros. Mecanismos operantes en la sincronización
del reloj. Traducción de señales. Mensajeros Secundarios y Neurotransmisores.
Control transcripcional, Genes de Expresión Temprana. Genes Reloj. Control posttraduccional. Interacciones de genes Reloj.
Retina y Glándula pineal, circuito neuroendócrino. Fotoperiodicidad y ritmos
estacionales. Evidencias a favor de la existencia de osciladores/fotorreceptores.
Estudios in vivo e in vitro. Cultivo de fotorreceptores y pinealocitos.
Fotopigmentos. Criptocromos. Melanopsinas. Participación en la sincronización por
luz y control circadiano. Melatonina. Modelos de mutantes y “knock out”, tau,
clock. Efecto sobre el sistema circadiano.
Ritmos en vertebrados. Mamíferos, comportamiento, ciclos hormonales,
aprendizaje y memoria. Fotorreceptores. Receptores extra-oculares. Relojes extraNSQ. Aves, reptiles y peces. Control neuroendócrino de la ritmicidad circadiana.
Origen genético y bases moleculares de la ritmicidad circadiana. Control genético
del comportamiento. Modelos de osciladores. Elementos Positivos y negativos.
Mutantes tau y clock. Identificación de genes reloj, period, timeless y otros. Control
circadiano de la síntesis de melatonina y neuropéptidos. Efecto de las mutaciones
sobre los ritmos.
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Ritmos biológicos en humanos. Determinación de la periodicidad en distintos
parámetros controlados circadianamente. Sueño- vigilia. Temperatura corporal.
Síntesis de cortisol y melatonina. Ritmos sincronizados y de corrida libre. Vuelos
transmeridianos. Trabajo en horario rotativo. Envejecimiento. Ritmos del
comportamiento, hormonales y psicológicos. Ritmos ultradianos e infradianos. La
relación de los ritmos con la salud humana.
Ontogenia del sistema circadiano. Aparición de la organización circadiana y
determinación de ritmos biológicos con el desarrollo. Efectos del ambiente. Genes
de expresión temprana como marcadores y sistema de neurotransmisores.
Sincronización materno-fetal.
PROGRAMA
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Introdução aos ritmos biológicos. História da cronobiologia, passada e recente.
Evolução das idéias cronobiologicas. Adaptabilidade dos ritmos biológicos: ciclos
geofísicos e correlatos biológicos. Condições constantes. O ambiente físico.
Adaptação e antecipação. Exemplos da natureza. Impacto dos ritmos biológicos na
investigação científica.
Ordem dos ritmos biológicos. Características e propriedades dos ritmos biológicos.
Orígenes genéticos. Exemplos. Existência dos osciladores endógenos, tipos e
grupos, diferenças entre vertebrados em geral. Relógios dominantes e secundários.
Relógios endógenos em mamíferos, cronobiologia humana. Ritmos de corrida livre,
natureza endógena. Tipos de ritmos. Os “circa-ritmos”. Ritmos circadiamos,
infradianos, ultradianos. Outras freqüências: ritmos anuais, mensuais e mareais.
Período de livre curso e efeito da luz. Compensação da temperatura. Componentes
endógenos e exógenos dos ritmos. Evidencia a favor da existência de um ou mais
relógios biológicos.
Sincronização do relógio. Conceito de sincronizador ou "zeitgeber". Diversidade dos
zeitgebers. Efeito da luz e outros sincronizadores. Mudanças de fase. Regras de
Aschoff. Regras de curvas de resposta de fase. Diferenças entre animais diurnos e
noturnos. Modelos de estudo. Pittendrigh. Sincronização fótica e não- fótica.
Fototransdução não-visual. Procesamento da informação. Cascatas bioquímicas.
Fotopigmentos clássicos e não canônicos. Vias visual e não-visual. Relógios retinais
e sincronização dos ritmos biológicos.
Análise dos ritmos biológicos. Metodologia empregada para a determinação e
análise dos ritmos biológicos. Demosntração de sincronização. Determinação de
período, amplitude e fase. Mudanças de fase. Modelos temáticos. Análise
estatística. Interpretação de actogramas.
Sistema circadiano. Fisiologia dos ritmos biológicos. Organização do sistema
circadiano. Localização dos osciladores. Hierarquia dos osciladores. Sistema
circadiano em vertebrados. Diversidade e modelos celulares. Vias eferentes e
aferentes. Controle neuroendócrino da ritmicidade, integração dos sinais
circadianos e circuitos participantes.
Núcleo supraquiasmático. Localização anatômica. Características. Diferenças entre
espécies. Neuropeptídeos. Aferências e eferências. Vias de sincronização.
Demonstração da existência de um relógio interno. Lesões. Transplantes. Culturas
de fatias de hipotálamo, de células isoladas. Registros in vivo e in vitro da atividade
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elétrica e outros parâmetros. Mecanismos operantes na sincronização do relógio.
Transdução de sinal. Mensageiros secundários e neurotransmissores. Controle na
transcrição, genes de expressão precoce. Genes relógios. Controle pós-traducional.
Interações de genes relógios.
Retina e glândula pineal, circuito neuroendócrino. Fotoperiodicidade e ritmos
sasonais. Evidencias a favor da existência de osciladores/fotorreceptores. Estudos
in vitro e in vivo. Cultura de fotorreceptores e pinealocitos. Fotopigmentos.
Criptocromos. Melanopsinas. Participação na sincronização por luz e controle
circadiano. Melatonina. Modelos de mutantes e knockout, tau, clock. Efeito sobre o
sistema circadiano.
Ritmos em vertebrados. Mamíferos, comportamento, ciclos hormonais,
aprendizado e memória. Fotorreceptores extra-oculares. Relógios extra-NSQ. Aves,
réptil e peixes. Controle neuroendócrino da ritmicidade circadiana.
Origem genético e bases moleculares da ritmicidade circadiana. Controle genético
do comportamento. Modelo de osciladores. Elementos positivos e negativos.
Mutantes tau e clock. Identificação de genes relógio, period, timeless e outros.
Controle circadiano da síntese de melatonina e neuropeptídeos. Efeito das
mutações sobre os ritmos.
Ritmos biológicos em humanos. Determinação da periodicidade em diferentes
parâmetros controlados circadianamente. Sono e vigília. Sintese de cortisol e
melatonian. Ritmos sincronizados e de corrida livre. Vôos transmeridianos.
Trabalho em horário rotativo. Envelhecimento. Ritmos do comportamento,
hormonais e psicológicos. Ritmos ultradianos e infradianos. Relação dos ritmos com
a saúde humana.
Ontogenia do sistema circadiano. Aparição da organização circadiana e
determinação dos ritmos biológicos no desenvolvimento. Efeitos do ambiente.
Genes de expressão precoce como marcadores e sistema de neurotransmissores.
Sincronização materno-fetal.
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