5º Semestre.part01 - Alimenta??o

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Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Importance of circadian rhythms in Nutrition and Metabolism. Daniela Patrícia Nogueira Mota Orientado por: Professor Doutor José Alejandro Santos Tipo de documento: Monografia Porto, 2010 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Dedicatória À memória do meu avô, Manuel Nogueira, Aos meus pais, irmã, avó e ao Tiago por me apoiarem. i ii Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Agradecimentos Ao professor Alejandro Santos pela dedicação e pelos rasgos brilhantes da sua imensa sabedoria. Ao professor amigo Thiago Onofre por todo o apoio e incentivo. iii iv Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Índice Dedicatória .......................................................................................................... i Agradecimentos ................................................................................................. iii Lista de Abreviaturas ......................................................................................... vii Resumo .............................................................................................................. ix Palavras-Chave ................................................................................................ xiii 1.Introdução ....................................................................................................... 1 1.1 Conceitos sobre ritmos biológicos ................................................................ 1 2.Os relógios biológicos ..................................................................................... 2 2.1 Localização dos relógios biológicos ............................................................. 2 2.2 Sincronização do sistema circadiano pela luz .............................................. 3 2.3 Mecanismos de sincronização pela alimentação ......................................... 4 2.3 O relógio biológico a nível molecular ............................................................ 8 2.4 Cronotipo .................................................................................................... 12 3.O relógio biológico e homeostase energética................................................ 13 4. Alguns aspectos cronobiológicos do metabolismo ....................................... 14 4.1 Leptina........................................................................................................ 15 4.2 Glicocorticóides .......................................................................................... 16 4.3 Metabolismo da Glicose ............................................................................. 18 4.4 Melatonina .................................................................................................. 19 4.5 Vaspina ...................................................................................................... 21 5. Cronobiologia e o tracto gastrointestinal ...................................................... 22 6. Efeito de macronutrientes específicos nos ritmos circadianos ..................... 23 6.1 Efeito de dietas ricas em proteínas nos ritmos circadianos ........................ 23 6.2 Efeito de dietas ricas em gordura nos ritmos circadianos .......................... 24 v vi Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. 7. Aspectos cronobiológicos do gasto energético ............................................ 25 8. Frequência das refeições, balanço energético e ritmos circadianos ............ 25 8.1 Frequência das refeições ........................................................................... 26 9. Trabalhadores por turnos ............................................................................. 27 10. O sono como ritmo circadiano e o metabolismo ......................................... 28 11. Perspectivas e aplicação dos ritmos biológicos ......................................... 29 12. Análise crítica e conclusões ....................................................................... 30 Referências bibliográficas ................................................................................ 34 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Lista de Abreviaturas ADN- ácido desoxirribonucleico; ACTH- hormona adrenocorticotropica; ADP- adenosina difosfato; AgRP- agouti-related protein; AMP- adenosina monofosfato; ARNm- ácido ribonucleico mensageiro; BMAL1- brain and muscle-Arnt-like protein-1; CART- cocaine- and amphetamine-regulated transcript; CKIε- cínase da caseína Iε; CLOCK- circadian locomotor output cycles kaput; CRY1- Cryptochrome1; CRY2- Cryptochrome2; FAA- actividade antecipatória da alimentação; FEO- food entrainable oscillators; GLUT5- transportador facilitado de glicose/frutose, membro 5; HDL- lipoproteínas de alta densidade; HPA- hipotálamo-hipófise-adrenal; LDL- lipoproteínas de baixa densidade; MSH-α- hormona α-estimuladora dos melanócitos; NAD- nicotinamida adenina dinucleotídeo; NAMPT- fosforibosiltransferase da nicotinamida; NES- síndrome do comer nocturno; NPY- neuropeptídeo Y; PER1- Period1; vii viii Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. PER2- Period2; PER3- Period3; PYY- peptídeo YY; PPAR-α- peroxisome proliferator-activated receptor-α; SCN- núcleo supraquiasmático do hipotálamo; SIRT- proteínas reguladoras silenciosas de informação; SIRT1- proteína reguladora silenciosa de informação 1; SIRT2- proteína reguladora silenciosa de informação 2; SLC2A5- transportador facilitado de glicose/frutose, membro 5; SUMO- small ubiquitin-like modifier; TGF-α- Factor transformador de crescimento-α. Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. ix Resumo Os organismos à face da Terra são constantemente influenciados por estímulos externos, muitos dos quais exibem padrões cíclicos. O nosso corpo também apresenta ritmos biológicos endógenos, chamados de relógios biológicos, permitindo que o organismo adapte, e até antecipe, as suas respostas frente aos estímulos externos. Os ritmos biológicos manifestam-se em diferentes períodos, apresentando ou não relação com os ciclos ambientais. Ritmos biológicos com período de recorrência de aproximadamente 24 horas são designados de ritmos circadianos, por exemplo, a concentração de cortisol sérico apresenta pico nas primeiras horas da manhã e cai ao longo do dia. Existem ritmos com outros períodos chamados de ritmos ultradianos e ritmos infradianos. Os ritmos ultradianos incluem variações ocorridas em curtos períodos de tempo, por exemplo a frequência cardíaca e os ritmos infradianos caracterizam as variações que correm num período superior a vinte e oito horas, por exemplo num período mensal como as hormonas sexuais femininas, as hormonas luteinizante e folículo-estimulante. O maior temporizador do sistema circadiano também designado de relógio central ou oscilador circadiano central localiza-se no núcleo supraquiasmático do hipotálamo. Existem outros temporizadores (relógios circadianos periféricos ou osciladores circadianos periféricos) nos tecidos periféricos como o fígado, intestino e tecido adiposo. A nível celular os ritmos circadianos são controlados por genes relógio, os quais influenciam funções metabólicas. x Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. O sistema circadiano pode ser sincronizado por factores externos chamados de zeitgeber que significa dador de tempo. A luz é o principal zeitgeber do sistema circadiano. O horário da alimentação também exerce o efeito sincronizador deste sistema, e esta regulação promove alterações no metabolismo fundamentais para manutenção da homeostase corporal. A desregulação da sincronização do sistema circadiano tem sido associada a uma maior incidência e alta prevalência de doenças crónicas de carácter não transmissível observadas, por exemplo, nos trabalhadores por turnos. Uma melhor compreensão do papel do sistema circadiano, e dos seus reguladores, no metabolismo e homeostase energética podem ter importantes implicações no desenvolvimento de estratégias nutricionais para combater a epidemia de diversas doenças da actualidade. Abstract All organisms on Earth are constantly influenced by external stimuli, many of which exhibit cyclical patterns. Our body also has endogenous biological rhythms, called biological clocks, allowing the organism to adapt and even anticipate their responses against to external stimuli. Biological rhythms manifest themselves in different periods, showing or not relation with the environmental cycles. Biological rhythms with periods of recurrence of about 24 hours are called circadian, for example, the serum concentration of cortisol has a peak in the early morning hours and falls throughout the day, there are other rhythms with periods called ultradian rhythms and rhythms infradian. Ultradian rhythms include variations in short periods of Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. xi time, for example, heart rate and infradian rhythm characterize the variations that run over a period exceeding twenty-eight hours, for example in a monthly period as the female sex hormone, luteinizing hormones and follicle-stimulating. The largest circadian system timer (central clock or central circadian oscillator) located in the suprachiasmatic nucleus of the hypothalamus. There are other timers (peripheral circadian clocks or circadian peripheral oscillators) in peripheral tissues like the liver, intestine and adipose tissue. The cellular level circadian rhythms are controlled by clock genes, which influence in metabolic functions. The circadian system can be synchronized by external factors called zeitgeber that means time-keeping. Light is the main external synchronization factor of the circadian system. The time of feeding also is a synchronizing factor of this system. This adjustment causes changes in metabolism essential for maintenance of body homeostasis. The deregulation of the circadian timing system has been associated with a higher incidence and prevalence of chronic non-communicable diseases observed, for example, in shift workers. A better understanding of the role of the circadian system, and their regulators in metabolism and energy homeostasis may have important implications in developing nutritional strategies to fight the epidemic of several diseases of our time. xii Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Palavras-Chave Horários alimentares; metabolismo; Relógios circadianos; Ritmos circadianos Key-words Meals schedules; metabolism; circadian clocks, circadian rhythm xiii xiv Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 1 1.Introdução 1.1 Conceitos sobre ritmos biológicos Os organismos vivos, desde os mais simples unicelulares até aos multicelulares, como plantas, animais e humanos, são constantemente influenciados por estímulos externos e exibem padrões cíclicos, aos quais designamos de ritmos biológicos. (1) Os ritmos biológicos podem ser categorizados em circadianos, ultradianos e infradianos. O ritmo circadiano é definido pela ocorrência num período de vinte e quatro horas, próprio eixo, (3) (2) de acordo com o tempo de rotação da Terra em torno do seu por exemplo, a concentração de cortisol sérico apresenta pico nas primeiras horas da manhã e cai ao longo do dia (4) . O ritmo ultradiano inclui variações ocorridas em curtos períodos de tempo, por exemplo a frequência cardíaca. O ritmo infradiano caracteriza as variações que correm num período superior a vinte e oito horas, por exemplo num período mensal como as hormonas sexuais femininas, as hormonas luteinizante e folículo-estimulante.(5) Ainda existem outras oscilações biológicas correspondentes aos ciclos ambientais, além dos ritmos solares existem os das marés, ou seja circamarés, os da lua ou circalunares e os das estações do ano, circanuais ou sazonais. (5) Um dos mecanismos que permite a sincronização do ambiente com o metabolismo corporal é os relógios biológicos, um mecanismo intracelular organizado que prepara os organismos de acordo com eventos/estímulos ambientais no intuito de manter a homeostasia corporal. (6) Apesar disso, vale ressaltar, que nem sempre os relógios biológicos estão em sincronia com os ciclos ambientais. 2 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. De forma geral pode-se afirmar que estes padrões rítmicos têm claras vantagens e valor de sobrevivência (1) por controlarem uma ampla variedade de funções no organismo, como as neuroendócrinas. (7) 2.Os relógios biológicos 2.1 Localização dos relógios biológicos Nos mamíferos, os ritmos biológicos estão relacionados a um sistema de temporização localizado no sistema nervoso central, o núcleo supraquiasmático (SCN). (7) Este sistema é um conjunto de aproximadamente 20.000 neurónios do hipotálamo (8) responsáveis pela organização temporal de várias funções que vão desde o sono, ingestão alimentar, temperatura corporal, frequência cardíaca e produção hormonal. (6-7) Noutras espécies a glândula pineal ou epífise, através da secreção de melatonina, é outro grande temporizador. (9) Contudo é sabido que embora o SCN regule a maioria dos ritmos circadianos nos mamíferos, directa ou indirectamente, muitos órgãos/tecidos do corpo podem gerar ritmos circadianos independentemente ou não do SCN. (6, 9) Estes osciladores circadianos periféricos são encontrados em células extra SCN, como sangue, tecido adiposo, fígado, coração e outras regiões do sistema nervoso central. (8, 10-11) O SCN envia sinais para os osciladores periféricos para prevenir o amortecimento dos ritmos circadianos nestes tecidos, esta tarefa é realizada através de conexões neuronais ou factores humorais e reciprocamente a ritmicidade do SCN pode ser alterada por inputs neuroendócrinos, estes mecanismos ainda não estão totalmente esclarecidos. (12) contudo Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 3 Alguns dos factores humorais expressos ciclicamente pelo SCN são o Factor Transformador de Crescimento-α (TGF-α), Procinectina2 e Citocina Análoga da Cardiotropina. (3) 2.2 Sincronização do sistema circadiano pela luz Alguns factores externos servem de indicadores de tempo, como é o caso do sol e são designados de zeitgeber ou sincronizador, na falta destes o ritmo circadiano é chamado de corredor livre e passa a existir um período que difere das 24horas. (9) A luz é o zeitgeber directo mais potente do SCN. (7, 9, 13-14) A luz incide na retina e este sinal é transmitido através do tracto retinohipotalámico para o SCN, (15-16) influenciando vários factores neurohumorais. (8) Esta via visual é necessária e suficiente para sincronizar o SCN para o ciclo ambiental dia/noite. (17) Após ter recebido informações fóticas, o SCN envia projecções para o hipotálamo dorsomedial e posteriormente transmite as informações para os osciladores periféricos. (10) O hipotálamo dorsomedial como centro transmissor tem a função de enviar projecções para áreas envolvidas na regulação dos sistemas neuroendócrinos (núcleo paraventricular), termorregulação (área medial pré-óptica) e ciclo do sono (hipotálamo lateral, núcleo pré-óptico ventromedial). O hipotálamo dorsomedial pode estar envolvido na integração de sinais fóticos com outros sinais, incluindo sinais de ingestão alimentar. (18) Procedimentos cirúrgicos que removem o SCN em roedores levam a uma perda de sincronização dos osciladores circadianos a vários níveis. Isto inclui mudanças no comportamento (locomoção, alimentação), temperatura corporal, 4 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. função autócrina, parácrina e endócrina, actividade simpática e autónoma, alterações nos intermediários do metabolismo, na transcrição e tradução. (8) 2.3 Mecanismos de sincronização pela alimentação A alimentação é um potente sincronizador dos relógios central e periféricos pelo menos em roedores. (8, 13, 19) Na ausência da luz os ritmos podem ser modulados por horários regulares de ingestão alimentar (7, 9, 13) que ajudam a ajustar os ritmos circadianos. (20) Esta relação directa entre a regulação do sistema circadiano e a alimentação é suportada pelo facto de alterações no sistema circadiano levarem a alterações no metabolismo e regulação do peso corporal. Esta situação acontece no trabalho por turnos, (21) em que há uma associação deste tipo de horário de trabalho a doenças cardiovasculares, obesidade, diabetes e outros distúrbios metabólicos. (22-23) Porém, os relógios circadianos podem tornar-se dessincronizados através da manipulação dos factores que modulam os sinais neurohumorais. Por exemplo, a restrição alimentar durante o período nocturno em ratos sendo disponibilizado alimento apenas durante a fase de luz (a altura em que normalmente estes animais exibem redução da ingestão alimentar), resulta numa alteração da fase dos osciladores circadianos periféricos mas não do central. (8) Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 5 Figura 1: Sinais sincronizadores dos relógios central e periféricos. A luz é absorvida através da retina e é transmitida para o SCN, via trato retinohipotalámico. Posteriormente o SCN sincroniza os osciladores periféricos através de sinais humorais ou neuronais. Como resultado, a expressão das hormonas específicas de cada tecido e as vias metabólicas exibem uma oscilação circadiana. Adicionalmente, o SCN sincroniza ritmos de actividade locomotora, ciclo sono-vigília, pressão sanguínea, e temperatura corporal. A alimentação e os horários das refeições afectam tanto o relógio central (SCN) como os periféricos. Horários alimentares que restringem a disponibilidade alimentar para o meio do dia, em roedores, induzem características de ritmos antecipatórios da alimentação, actividade locomotora e temperatura corporal independentes do SCN, a isto designa-se actividade antecipatória da alimentação (FAA). (24-28) Esta actividade começa várias horas prévias ao horário da refeição, geralmente, uma a três horas antes (19, 28-29) é estável por vários dias e manifesta- se mesmo se o momento em que é disponibilizado o alimento se encontrar na 6 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. fase oposta à qual normalmente os seres vivos se alimentam. (30) O comportamento rítmico da actividade antecipatória da alimentação leva à libertação antes do inicio das refeições de hormonas metabólicas como corticosterona (19, 28-29) e à secreção de enzimas necessárias para a digestão. (31) Os mecanismos subjacentes à FAA tem sido investigados nos últimos 30 anos e a evidência científica sugere, que o mais provável é esta ser gerada por sincronização dos osciladores circadianos da alimentação, os food entrainable oscillators (FEO). Os FEOs estão localizados fora do SCN e constituem um mecanismo capaz de coordenar comportamentos e processos fisiológicos com os horários diários da alimentação. (32) O núcleo ventromedial hipotalámico é parte do circuito que controla a antecipação alimentar, ele é o primeiro núcleo a ser activado quando há uma alteração da hora em que a alimentação é disponibilizada, silenciando os receptores da grelina no referido núcleo diminuindo assim a actividade antecipatória da alimentação. Estudos referentes a lesões no núcleo ventromedial não suspendem a FAA, contudo parte da resposta é alterada. (29) Alimentos com alta palatabilidade sincronizam os ritmos circadianos comportamentais e moleculares do SCN em ratos com disponibilidade alimentar regular ad libitum. Contudo aspectos motivacionais dos alimentos têm diversos efeitos no comportamento e fisiologia dos organismos. Alimentos com alta palatabilidade têm a capacidade de estimular vários sistemas de neurotransmissão como o dopaminérgico, do mesencéfalo para as estruturas límbicas, importantes na recompensa natural. (7) O sistema límbico dopaminérgico não parece ser completamente necessário para a geração da actividade antecipatória da alimentação, contudo a Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 7 forma como o sistema límbico pode sincronizar o SCN com alimentos de alta palatabilidade é desconhecida. (7) Os ritmos sazonais de peso corporal reflectem alterações na ingestão alimentar e no armazenamento e gasto energético, isto é evidenciado em mamíferos que sobrevivem a temperaturas inabitáveis e nas latitudes árticas. Estes mamíferos tem a capacidade de antecipar as alterações anuais no ambiente externo e ajustam a sua fisiologia e comportamento para alterarem as necessidades sazonais. (33) As alterações no balanço energético a longo termo não são apenas efectuadas pelos centros cerebrais e pelas vias neurohormonais mas também alterações na expressão génica. (33) Nos nossos antepassados, quando o ser humano apresentava um estilo de vida caçador-colector os alimentos eram consumidos dependendo da disponibilidade alimentar sazonal, porém hoje podemos consumir os mais variadíssimos alimentos durante todo o ano. Pensa-se que o genótipo “poupadinho” tenha evoluído a partir da selecção natural ao longo de milhões de anos e é expresso durante as estações de grande disponibilidade alimentar, induzindo insulinemia, resistência à insulina e intolerância à glicose que podem facilitar o aumento da deposição de gordura, para adaptar e preparar o organismo para as estações seguintes de relativa escassez alimentar. (34) As funções descritas para estes genes sazonais incluem metabolismo da hormona tiróideia, do ácido retinóico e sinais histaminérgicos. (33) 8 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. 2.3 O relógio biológico a nível molecular A nível celular, os ritmos circadianos são produzidos por uma série de genes específicos, os genes relógio, que cooperam entre si e se auto-regulam gerando ritmos que oscilam com um período circadiano. (6, 9) A alimentação pode afectar directamente a expressão dos genes relógio nos tecidos periféricos. Por exemplo, a expressão de genes relógio no fígado e tecidos periféricos é ajustada por refeições periódicas. (32) Estudos realizados em ratos alimentados com uma dieta hiperlipídica, mostram uma redução da expressão diurna dos genes relógio no tecido adiposo e fígado e estes animais passam a comer uma quantidade energética maior no período diurno (em que normalmente comem menos) sem alterações da actividade física. (35) Muitos dos produtos destes genes funcionam como factores de transcrição e estão envolvidos nas interacções proteína-proteína e proteína-ADN (ácido desoxirribonucleico). Estes factores activam ou reprimem a sua própria expressão, e isto, constitui um feedback de transcrição auto-sustentado. Alterações na concentração, localização subcelular, modificações póstradução (fosforilação, acetilação, desacetilação, SUMOilação (smal ubiquitin-like modifier) e atrasos entre a transcrição e tradução conduzem a um ciclo de aproximadamente 24h.(36-38) Os genes cuja codificação está envolvida nos mecanismos relógio incluem: os genes circadian locomotor output cycles kaput (CLOCK), brain and muscleArnt-like protein-1 (BMAL1), Period1 (PER1), Period2 (PER2), Period3 (PER3), Cryptochrome1 (CRY1) e Cryptochrome2 (CRY2).(37) Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 9 Em ratos, o primeiro gene relógio identificado codifica a transcrição do gene CLOCK (39) , o qual dimeriza com o BMAL1 activando a transcrição e sustenta a ritmicidade. (40-41). Aquando da sua expressão os heterodímeros CLOCK: BMAL1 ligam-se a sequências da E-box e controlam a expressão de um largo número de genes, incluindo os genes PER e CRY. Quando as proteínas PERs e CRYs são produzidas no citoplasma, dimerizam e são transportadas para o núcleo onde inibem activadores de transcrição CLOCK e BMAL1, resultando na sua própria inibição. (6, 39, 42) Assim, os genes CLOCK e BMAL1 actuam como reguladores positivos enquanto os três genes PER e os dois CRY constituem os reguladores negativos. (37, 43) Todos os genes mencionados anteriormente apresentam uma ritmicidade de aproximadamente 24horas exibida no SCN e nos tecidos periféricos, excepto o gene CLOCK, em que a sua oscilação circadiana no SCN não tem sido verificada. (3) Os genes relógio controlam vários genes que estão envolvidos nas funções metabólicas. (3, 44) O complexo CLOCK: BMAL1 regula por exemplo a expressão do peroxisome proliferator-activated receptor-α (PPAR-α), o que por sua vez controla vários genes entre eles os envolvidos na β-oxidação e transporte dos ácidos gordos nos peroxissomas e mitocôndrias. ritmicamente nos tecidos periféricos (48) (45-47) O PPAR-α é expresso e este é também capaz de modificar a actividade do BMAL1 e CLOCK. Em ratos com uma dieta rica em gordura indutora de obesidade o PPAR-α é activado no núcleo do pedúnculo cerebral do trato solitário e a expressão de genes relógio nesta região é alterada quando comparada com ratos com peso corporal normal. (49) Este facto suporta a hipótese 10 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. da conexão entre os genes relógio e obesidade e da possibilidade destes activarem reguladores como o PPAR-α.(50) Em mamíferos, a restrição alimentar durante um determinado período de tempo, a noite, pode levar á alteração de fase dos comportamentos e processos fisiológicos dos ritmos circadianos e influencia fortemente a expressão rítmica de proteínas relógio, tais como PER1, PER2 e PER3 no núcleo dorsomedial do hipotálamo. (51) A restrição alimentar, a mudança dos ritmos de expressão dos genes relógio e das suas proteínas no cérebro e periferia não afecta o SCN. (27) Estes resultados sugerem que o núcleo dorsomedial do hipotálamo desempenha um papel importante na regulação dos ritmos circadianos mediados pela alimentação Contudo, ainda permanece a dúvida se as mudanças comportamentais e moleculares induzidas por exemplo pela restrição alimentar durante a noite, sendo disponibilizado alimento apenas durante o dia, em roedores nocturnos, são devidas ao ciclo de privação alimentar e realimentação ou se são devido ao facto de o alimento ser apresentado num horário em que estes animais são relativamente inactivos e normalmente não comem. (51). Além das proteínas produzidas pelos genes referidos existem outras proteínas que são importantes para a manutenção da função rítmica. As proteínas reguladoras silenciosas de informação (SIRT) chamadas genericamente de sirtuínas são uma evolução da família das proteínas dependentes das desacetilases da Nicotinamida-Adenina Dinucleotídeo (NAD) / ribosiltransferases da adenosina difosfato (ADP). Também envolvida na longevidade, nos mamíferos, a SIRT2 coordena respostas metabólicas importantes de disponibilidade nutricional em muitos Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 11 tecidos. A SIRT1 regula a amplitude e a duração da expressão de genes circadianos através da interacção e desacetilação dos principais reguladores do relógio circadiano, como BMAL1 e PER2. (52) A activação da SIRT1 pode aumentar a sensibilidade à insulina e reduzir a resposta inflamatória nos adipócitos. (53) Recentemente foi descoberto um novo mecanismo de feedback do relógio circadiano em que tanto a enzima limitante na biossíntese do NAD, nos mamíferos, fosforibosiltransferase da nicotinamida (NAMPT) e os níveis de NAD apresentam oscilações circadianas e modulam os genes CLOCK: BMAL1 através da transcrição da SIRT1 demonstrando uma nova função de NAD como um oscilador metabólico. (52) Estes resultados revelam uma dinâmica de um novo sistema proposto recentemente na rede sistémica de regulação da NAMPT mediada pela biossíntese de NAD e SIRT1. (52) A relação entre cronobiologia e o tecido adiposo é suportada por estudos que mostram que o BMAL1 desempenha um papel na diferenciação dos adipócitos e na lipogénese. Durante a diferenciação dos adipócitos, quatro dias após a indução da diferenciação a concentração de ARNm (ácido ribonucleico mensageiro) do BMAL1 começa a aumentar e em adipócitos diferenciados este gene é altamente expresso. (54) Por outro lado, a ausência completa do gene BMAL1 nas células do tecido adiposo resulta numa lipogénese imparável, (53) esta situação poderá conduzir ao acúmulo excessivo de massa gorda e possivelmente á obesidade. Em humanos, a fim de observar a relação entre a expressão de genes relógio e parâmetros de síndrome metabólico foram mensurados os níveis de 12 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. expressão dos supracitados genes em culturas de tecido adiposo visceral e subcutâneo obtidos de indivíduos obesos mórbidos e relacionadas com alguns parâmetros como o índice de massa corporal e circunferência da cintura. Porém, as culturas de gordura humana representam uma mistura heterogénea de adipócitos e macrófagos, daí os resultados deverem ser analisados com precaução. Os ritmos circadianos de expressão dos genes relógio são sustentados ex-vivo em enxertos de gordura humana, incluindo a oscilação rítmica dos genes envolvidos no turnover dos glicocorticóides. Biopsias de tecido adiposo humano recolhidas a diferentes momentos reflectem diferentes níveis de expressão de genes, resultados consistentes com a ritmicidade circadiana observada em estudos de células não humanas. (53) Em estudos experimentais, mutações nos genes relógio podem afectar adversamente o metabolismo energético e podem levar a obesidade. (55) 2.4 Cronotipo Diferenças individuais no cronotipo (diferenças nas preferências pela hora do dia) são um aspecto notável nos comportamentos diários dos indivíduos. Normalmente são distinguíveis dois tipos, os mais “matinais” e os “tardios” que são apelidados de cotovias e corujas respectivamente. Estas diferenças são em parte hereditárias mas factores sociais, culturais e ambientais podem modular o cronotipo. (56-57) A relação entre o cronotipo e o comportamento alimentar não tem sido intensivamente explorada, focando-se no horário das refeições em adultos e comparação entre dias semanais e fins-de-semana. (58) Estudos realizados demonstram que o horário do almoço e do jantar tem uma grande estabilidade entre os diferentes dias, enquanto o horário do pequeno- Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 13 almoço difere largamente. Adicionalmente, é descrito que pessoas “matinais” apresentam um estilo de vida mais regular, mais saudável e referem menos morbilidades e uma elevada mobilidade física comparativamente às mais “nocturnas”. (59-60) Alguns distúrbios alimentares têm sido relacionados com o cronotipo, (57) por exemplo foi demonstrada relação entre cronotipos mais nocturnos e comportamento bulímico, sugerindo que estes indivíduos apresentam maior risco para este tipo de alteração comportamental. (57) 3.O relógio biológico e homeostase energética A homeostase energética como é relatada na obesidade é classicamente vista da perspectiva do balanço energético entre o que é ingerido e gasto. (61) A homeostase energética é controlada em parte pelos neurónios localizados no núcleo arqueado do hipotálamo onde se localizam os centros de fome e saciedade. Estes compreendem e integram sinas como distensão gástrica, hormonas de saciedade e mudanças ocorridas nas reservas energéticas periféricas. (62-63) A manutenção dos ritmos circadianos no consumo e gasto energético é essencial para a homeostase energética, (64) a falha na manutenção rigorosa desta associação afecta adversamente a saúde, podendo levar tanto a obesidade como caquexia.(18) Recentemente, estudos em animais têm mostrado uma ligação entre a regulação energética e o relógio circadiano a nível molecular, fisiológico e comportamental, (64-66) por exemplo a desregulação do metabolismo energético, através dos genes relógio leva ao desenvolvimento de síndrome metabólica em ratos. (55) 14 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Adicionalmente, estudos em humanos que não tomam o pequeno-almoço, com desregulação do ciclo sono-vigília e doentes com síndrome do comer nocturno (NES) mostraram que o horário da alimentação é um factor determinante no ganho de peso. (67) No NES a ingestão alimentar consiste no mínimo 25% durante a fase nocturna e/ou dois episódios de consumo alimentar nocturno por semana. (67) Trata-se de uma doença caracterizada por uma desregulação dos ritmos circadianos respeitantes à ingestão energética e à função neuroendócina. Os sistemas neuroendócrinos descritos que poderão estar envolvidos no NES são: o sistema glicocorticóide, melanocortina e o sistema serotoninérgico. (67) A desregulação do ciclo sono-vigília, com encurtamento do período de sono está associado com o aumento da resistência insulínica, apetite e pressão sanguínea podendo levar ao desenvolvimento de diabetes tipo 2, hipertensão e obesidade em humanos. (34) 4. Alguns aspectos cronobiológicos do metabolismo Várias hormonas envolvidas no metabolismo, como insulina, (69) adiponectinas, (70) corticosterona, leptina e grelina, (71) (68) glicagina, exibem um padrão de oscilação circadiano. O tecido adiposo não é só uma reserva energética mas também um órgão endócrino, que secreta adipocinas como leptina, resistina, visfatina e o inibidor da protease da serina. (72) Estas moléculas estão envolvidas na ingestão alimentar, na regulação energética e possivelmente participam também por exemplo na função vascular. Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 15 4.1 Leptina A leptina é uma hormona de saciedade produzida pelo tecido adiposo num padrão circadiano independente do horário das refeições. (73) Apresenta a sua concentração máxima à noite e actua nos neurónios hipotalámicos localizados no núcleo arqueado do hipotálamo, regulando assim a homeostase energética. (62, 73) A leptina informa o sistema nervoso central quanto à quantidade e qualidade da energia armazenada no tecido adiposo (73) e contribui para os níveis de ingestão calórica em humanos. (74) Em estudos experimentais, a extracção do SCN elimina a ritmicidade circadiana da leptina em roedores, sugerindo que o relógio circadiano central regula a expressão de leptina. (75) Adicionalmente, ratos com lesões no SCN, em oposição aos animais intactos, não apresentam elevação da concentração plasmática de ácidos gordos livres, depois da administração de leptina, mostrando o papel do SCN na função da leptina. (76) Depois de passar a barreira hematoencefálica a leptina liga-se aos seus receptores localizados no núcleo arqueado do hipotálamo, posteriormente activa os neurónios que produzem neuropeptídeos anorexigénicos, cocaine- and amphetamine-regulated transcript (CART) e hormona alfa-estimuladora dos melanócitos (MSH-α) e suprime a produção neuropeptídeos orexigénicos, o neuropeptídeo Y (NPY) (77) e agouti-related-protein (AgRP) (62) . Alguns destes neuropeptídeos apresentam igualmente variações circadianas. (77) O CART tem o seu pico ao fim da tarde , e alterações no respectivo (79) A expressão do ARNm do CART diminui em (80-81) assim é possível que potenciais diferenças gene estão ligadas à obesidade. resposta à restrição alimentar, (78) 16 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. diurnas na saciadade podem em parte ser causadas por variações dos neuropeptídeos centrais envolvidos na regulação alimentar. (50) O peptídeo YY (PYY) e o NPY pertencem à família de péptidos que incluem os polipéptideos pancreáticos. Estes peptídeos compartilham um número de similaridades estruturais e funcionais e as suas acções biológicas são mediadas por cinco tipos de receptores. PYY é secretado pós-prandialmente pelas células L endócrinas do tracto gastrointestinal. Pensa-se que a maior circulação do peptídeo PYY está associada ao sinal de saciedade e à redução da ingestão alimentar; tanto em roedores como em humanos. Em contraste, o NPY é um mensageiro largamente distribuído no sistema nervoso central e periférico. Tem várias implicações funcionais incluindo o controlo da actividade do sistema nervoso simpático e regulação central do balanço energético, no apetite, no peso corporal, cognição, obesidade, humor, ansiedade e sensibilidade ao stress. (82) O NPY é importante na regulação do relógio circadiano, contudo nem os mecanismos que modulam a actividade neural do NPY nem a natureza dos sinais no SCN é bem compreendida. 4.2 Glicocorticóides O glicocorticóide cortisol é produzido pelo córtex adrenal, e tem uma secreção pulsátil de 8-12 episódios durante as 24horas. (4) O cortisol é um índice útil da actividade secretora do eixo hipotálamohipófise-adrenal (HPA). (4) O HPA segue um padrão diferente ao longo das 24 horas. Após o seu ponto mais baixo no início da noite, com valor mínimo por volta da meia-noite (10-50nM), é caracterizado por um aumento proeminente da Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 17 actividade no final da noite, com o pico máximo entre as 7 e 9 horas da manhã (300-500nM), por volta do despertar. O aumento matinal de concentrações de adrenocorticotropina e cortisol parecem ser primeiramente induzidos por osciladores circadianos, (4) contudo outros factores estão também interligados, por exemplo o referido aumento matinal é sensível a factores cognitivos como a antecipação pelo acordar, sugerindo uma preparação do organismo para o próximo período de vigília associado ao aumento das necessidades energéticas. (83) O eixo HPA desempenha um papel principal na mobilização de fontes energéticas em condições de reduzido fornecimento energético, assim como durante a hipoglicemia. Em resposta a esta hipoglicemia tanto o fígado como o rim aumentam a produção endógena de glicose. Por natureza o sono é um período de jejum, contudo a utilização de glicose pelo cérebro aumenta durante o sono, predominantemente na segunda metade da noite, induzindo um balanço negativo no organismo. Assim o aumento da actividade do eixo HPA pode ocorrer, em parte, em resposta à necessidade energética do sistema nervoso central, aumentando a disponibilidade de glicose vinda de outros tecidos para suprir as necessidades cerebrais. (84) O sono não esta criticamente envolvido no feedback glicose- glicocorticóides mas pode reduzir a sensibilidade cerebral ao efeito anorexigénico causado pela necessidade de glicose. (83) Os picos máximos de cortisol correspondem às concentrações mais baixas de leptina no início do dia e inversamente o ponto mais baixo de glicocorticóides coincide com o pico máximo de leptina, no cair do dia. Deste modo, postula-se que no Homem existe uma correlação negativa entre a secreção pulsátil de 18 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. leptina e os níveis plasmáticos de hormona adrenocorticotrópica (ACTH) e cortisol. (66) Perante estas observações podemos supor que a baixa na leptina pode induzir um aumento do consumo energético pela manhã. 4.3 Metabolismo da Glicose A concentração máxima de glicose, o momento do pico de glicose depois da ingestão alimentar ou a carga glicémica depende da altura do dia. (85) A secreção de insulina e os ritmos diários de resistência periférica à insulina influenciam os ritmos diários de tolerância à glicose, contudo existem outras hormonas que são secretadas ritmicamente e que exercem um papel no metabolismo que poderão estar envolvidas. (85) Estudos prévios demonstram a existência de ritmos diários de tolerância à glicose. Em humanos a altura de maior tolerância à glicose ocorre durante a manhã, sendo observada uma maior intolerância à glicose à noite. (85) De acordo com estes dados podemos pensar que existe um período diário, durante a manhã, em que deve ser aconselhada a ingestão de macronutrientes específicos, os hidratos de carbono, porém mais estudos são essenciais para que os benefícios desta hipótese possam ser realmente testados. O fígado desempenha um papel bastante conhecido na homeostase da glicose. Quando os níveis de glicose circulante estão elevados, o fígado armazena esta glicose na forma de glicogénio, e quando os níveis de glicose estão baixos o fígado regenera a glicose, através da gliconeogénese ou glicogenólise e exporta-a para a circulação. Um vasto número de genes expressos no fígado que participam no metabolismo hepático da glicose exibem uma robusta regulação circadiana. Em ratos com alterações do relógio circadiano em todos os tecidos evidenciam gliconeogénese imparável, aumentando a Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 19 possibilidade de que o ritmo circadiano do fígado desempenha um papel significante no metabolismo hepático da glicose. (86) O mecanismo circadiano das células β-pancreáticas regula directamente a expressão do gene e proteína da insulina, como exigência para a secreção de insulina após a alimentação. (8) Num estudo realizado por Polonsky et al (87) e citado por Marcheva (88) durante a fase da alimentação o pâncreas secreta insulina para manter a homeostase energética. Em humanos diabéticos o controle rítmico da produção de insulina encontra-se desregulado, contudo não se sabe a forma como o relógio circadiano pode afectar este processo. Os ratos com mutações nos genes CLOCK e BMAL1 apresentam intolerância à glicose, redução na secreção de insulina e deficiência no tamanho e proliferação dos ilhéus pancreáticos, processos que se agravam com a idade. (88) Estes resultados demonstram o papel do relógio das células β na coordenação da secreção de insulina com o ciclo sono-vigília e revela que a ausência do relógio pancreático pode desencadear o aparecimento de diabetes mellitus tipo 2. (88) 4.4 Melatonina A duração do período nocturno é determinada por um sinal humoral, a melatonina, hormona peptídica sintetizada pela epífise, que pode ser a base referencial tanto de ritmos circadianos como sazonais. (5, 89) Como descrito, a melatonina desempenha um papel central na sintonia do sistema circadiano mas muitas outras funções são conhecidas, particularmente o seu papel crucial desempenhado na vasta variedade das funções metabólicas como antioxidante, oncostático, anti-idade e imunomodelador. (89-90) 20 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Cerca de 80% da melatonina circula pela corrente sanguínea ligada a albumina. A concentração máxima da hormona é atingida entre as 2 e 6 horas da manhã. (5, 91) Após o acordar o papel fisiológico da melatonina vai diminuindo mostrando menores oscilações durante o dia, estas pequenas oscilações nas concentrações diurnas da hormona podem reflectir uma ingestão alimentar periódica. (89) As taxas de pico máximo de melatonina são 3 a 5 vezes maiores nos adultos em relação aos idosos, quando se comparam os valores temporários respectivos. O stress em animais experimentais assim como o exercício físico elevam os níveis de síntese de melatonina. A sua função na regulação do metabolismo da glicose tem sido demonstrada nos estudos em animais com lesões no SCN, sem este não ocorre o pico de melatonina nem de cortisol no inicio do período activo. (90) Os ritmos circadianos da melatonina influenciam a secreção de insulina, (92) reduzem a glicose sanguínea e os lípidos plasmáticos(93) em ratos diabéticos. Embora se saiba muito pouco sobre a forma como a melatonina influência a glicose plasmática, humanos com diabetes mellitus tipo 2 evidenciam uma diminuição dos níveis de melatonina sérica diurna e um aumento dos receptores pancreáticos da hormona. (90) O papel claro da melatonina hipofisária na prevenção ou atraso da diabetes, não está bem clarificado, uma vez que os estudos que mostram efeitos benéficos da melatonina têm sido conduzidos depois do aparecimento da patologia. (90) A administração de melatonina em ratos obesos diminuiu a gordura abdominal e os níveis plasmáticos de leptina, o que mostra que a melatonina tem um efeito na regulação do peso corporal. (94) Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 21 Num estudo recente, em que adipócitos foram expostos à melatonina verificou-se que esta influência a expressão rítmica de CLOCK, BMAl1 e PER1. Uma suplementação apropriada de melatonina, pode potencialmente ser uma terapia ou profilaxia para a resistência insulínica, aumento da gordura intraabdominal e patologias resultantes que normalmente aparecem com a idade. (95) 4.5 Vaspina O inibidor da protease serina derivado do tecido adiposo visceral é uma nova adipocina com efeitos na produção da insulina. Contudo o seu papel fisiológico na regulação do metabolismo em humanos não é totalmente claro. Num estudo realizado por Jeong et al, os níveis séricos de vaspina foram maiores no início da manhã antes do pequeno-almoço e caíram para níveis mínimos duas horas após esta refeição. Adicionalmente, verificou-se um aumento pré-prandial e queda pós-prandial dos níveis séricos de vaspina no almoço e no jantar, embora menos acentuadamente do que no pequeno-almoço. A concentração mais baixa foi encontrada no período da tarde entre refeições e uma elevação nocturna com picos 250% mais elevados comparativamente aos valores encontrados durante a tarde. A ingestão de alimentos não programada após um jejum prolongado reduziu significativamente os níveis séricos de vaspina, sugerindo que o consumo de energia em si tem um efeito supressivo sobre os níveis séricos de vaspina. O padrão diurno das concentrações séricas de vaspina é exactamente o recíproco da insulina e da glicose. Os níveis séricos vaspina têm uma variação diurna relacionada com as refeições, sugerindo um papel para vaspina na regulação metabólica. (96) 22 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. 5. Cronobiologia e o tracto gastrointestinal Várias funções do tracto gastrointestinal apresentam ritmos biológicos. (97- 98) O epitélio intestinal renova-se ritmicamente a cada 4-6 dias. Em animais de experiencia nocturnos, a secreção de ácido gástrico apresenta uma variação circadiana com altos níveis tarde da noite e baixos durante as horas da manhã (97) a amílase pancreática produzida pelo pâncreas exócrino mostra uma variação circadiana com o seu valor máximo à noite e uma diminuição de manhã. (99) Também a motilidade do tracto gastrointestinal apresenta actividades dependentes do tempo. Principalmente no jejum as ondas peristálticas, designadas complexo motor migratório, percorre a cada 90 minutos o trato gastrointestinal. (50) As células parietais do estômago, são também osciladores periféricos e regulam a expressão de grelina em momentos oportunos. (31) O pico da grelina dá-se antes do início das refeições e diminui pós-prandialmente em proporção ao conteúdo calórico da refeição. (100) Esta produção de grelina antes das refeições encontra-se relacionada com a FAA.(29) Estudos recentes mostram que transportadores envolvidos na absorção de macronutrientes apresentam variações dependentes do tempo, como por exemplo o transportador de solutos da família 2, o transportador facilitado de glicose/frutose, membro 5 (SLC2A5 ou GLUT5). (97, 101) A expressão destes transportadores é activada no momento das refeições e alterada sob condições de sincronização alimentar sugerindo que a alimentação tem um papel regulador importante na expressão dos transportadores. (97) Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 23 Os genes relógio mostraram regular a expressão de várias proteínas transportadoras. Um estudo recente feito por Pan e Hussain (102) mostrou que ratos com mutações nos genes relógio têm um nível elevado de absorção de lipídeos e glicídeos. (50) Perante isto, distúrbios crónicos no perfil circadiano podem afectar a função gastrointestinal e a absorção de energia. 6. Efeito de macronutrientes específicos nos ritmos circadianos 6.1 Efeito de dietas ricas em proteínas nos ritmos circadianos A ingestão dietética modula alterações circadianas na taxa metabólica e actividade locomotora em animais experimentais. Contudo ainda é uma incógnita quais os macronutrientes da alimentação que contribuem para estas alterações. Num estudo realizado em animais de experiência alimentados com uma dieta hiperproteica e hipoglícidica sem influência das diferenças na ingestão calórica foi demonstrado que estes exibiam um aumento na actividade locomotora e taxa metabólica durante a fase nocturna. (103) Este facto permitiu inferir que as proteínas da dieta desempenham um papel relevante na regulação destas variáveis entre as diferentes fases luz-escuro. Porém o impacto de dietas hiperproteicas nas flutuações circadianas da taxa metabólica e actividade locomotora não está bem investigado. Sabe-se que em geral o efeito térmico das proteínas é de 30-40% da energia consumida comparativamente aos glícidos que se situa entre 5-10%. 24 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Assim, oscilações circadianas na taxa metabólica induzidas por dietas hiperproteicas podem influenciar a temperatura corporal, durante a fase diurna em humanos. (104) 6.2 Efeito de dietas ricas em gordura nos ritmos circadianos A introdução de dietas hiperlipidicas em animais leva a rápidas mudanças no período da actividade locomotora e aumento da ingestão energética em condições de constante escuridão e durante o período normal de descanso sob condições luz-escuro. (35) Estas mudanças na ritmicidade comportamental estão relacionadas com a desregulação da expressão de genes no hipotálamo, fígado e tecido adiposo, bem como a alteração das hormonas expressas ritmicamente e receptores nucleares das hormonas envolvidas na utilização de energia, como a leptina, hormona estimuladora da tiróide e testosterona em ratos e humanos. (35, 49, 105-108) Recentemente, foi descrito que a cínase do AMP fosforilava a CKIε (cínase da caseína Iε), resultando num aumento da actividade da CKIε e degradação do ARNm PER2. Esta degradação do ARNm do PER2 leva a um avanço no padrão de expressão dos genes circadianos em ratos. (109) Como os níveis do ARNm da cínase do AMP diminuem aquando duma dieta rica em gordura (108) é possível que as alterações vistas na expressão de fase dos genes sob condições de dietas hiperlipidicas sejam mediadas por alterações nos níveis da cínase do AMP. (110) Para além dos efeitos das dietas hiperlipídicas na expressão genética estas levam a uma adaptação inadequada ao horário local através da redefinição fótica, incluindo uma taxa mais lenta de sincronização da ritmicidade dos comportamentos e temperatura corporal depois de testes de „jet-lag’ (seis horas de avanço no ciclo noite-luz) e redução de respostas do avanço para a fase de Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 25 luz. Estes resultados correlacionam-se com a redução na expressão de proteínas no SCN induzidas pelo deslocamento de fases pela luz. (110) Por outro lado, dietas ricas em gordura modulam o metabolismo dos hidratos de carbono pela ampliação da variação circadiana na tolerância à glicose e sensibilidade à insulina. (111) 7. Aspectos cronobiológicos do gasto energético As espécies vivas necessitam de energia para sobreviver e crescer. De acordo com a visão homeostática tradicional, animais e humanos tem um dispêndio energético a uma taxa constante. Contudo, estudos elaborados mais recentemente demonstraram a presença de uma variação circadiana nos processos fisiológicos. (112) Um estudo pioneiro, realizado em 1915 mostrou a existência de mudanças circadianas no metabolismo energético em humanos, tendo sido descrito um aumento da taxa metabólica, durante a manhã de 14% e à tarde de 22% comparada com a taxa metabólica durante o sono. (113) Posteriormente estes resultados foram confirmados mostrando um aumento de 6% na taxa metabólica quando comparada com a manhã. (114) 8. Frequência das refeições, balanço energético e ritmos circadianos Vários estudos no passado mostram que a alimentação e um padrão de refeições regular tem a capacidade de sincronizar o sistema circadiano.(115-116) A hora do dia quando as refeições são ingeridas pode ter uma influência na regulação do peso. O aconselhamento dietético popular é, reduzir o consumo de energia à noite. No entanto, não existem explicações científicas gerais previstas. 26 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Efectivamente, apenas poucos estudos têm abordado esta questão, uma discussão científica actual é a frequência ideal de refeições durante o dia. Se as calorias diárias devem ser divididas em cinco ou mais refeições ou é melhor aplicar as três refeições clássicas. (50) 8.1 Frequência das refeições Existem diferenças entre países quanto à importância atribuída às diferentes refeições assim como quanto ao número de refeições consumidas, para além de as fazerem a diferentes horários. (50) As populações ocidentais estão cada vez mais longe das refeições regulares, talvez devido ao aumento do consumo de refeições fora de casa e as refeições em família tem sido corroídas pelos horários agitados. Para além destas diferenças geográficas existem ainda aspectos religiosos, como por exemplo o Ramadão. (50) A frequência das refeições é um de uma série de factores que podem contribuir para o desenvolvimento da obesidade e doenças cardiovasculares, tendo sido demonstrado uma associação negativa entre o número de refeições e peso corporal. Uma frequência irregular de refeições perturba o metabolismo energético, altera as concentrações de lipoproteínas de baixa densidade (LDL), lipoproteínas de alta densidade (HDL), colesterol, triglicerídeos, aumenta a resistência à insulina e conduz a um maior período jejum, alterando o perfil lipídico dos indivíduos. (117-120) A redução do número de refeições por quatro semanas em pessoas com um padrão de refeições regulares levou a um aumento na massa gorda. (121) O padrão de voracidade alimentar pode levar à modulação das reservas e mobilização de nutrientes que favorecem potencialmente a lipogénese e o Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 27 aumento de peso. Por outro lado, alimentar-se várias vezes durante o dia previne flutuações metabólicas. (50) 9. Trabalhadores por turnos Na sociedade actual é normal encontrarmos trabalhadores por turnos e estes não se restringem apenas à indústria pesada e emergência. Diariamente deparamo-nos com pessoas a trabalhar num horário inabitual, isto é, fora do horário das nove horas da manha às cinco da tarde, não sendo necessariamente trabalhadores nocturnos. (122) Estes indivíduos são um exemplo onde a normal sincronização entre o ciclo sono-vigília e alimentação estão alterados. Vários estudos têm associado esta classe de trabalhadores a doenças cardiovasculares, obesidade, diabetes e outros distúrbios metabólicos, (22-23) apontando possíveis razões biológicas e comportamentais para os referidos problemas de saúde. Os horários das refeições bem como os ritmos biológicos do sono, da fome, saciedade e metabolismo estão alterados. A alimentação durante o período nocturno causa alterações na motilidade intestinal, diminui o pH gástrico, diminui a saciedade e existe uma maior resistência à insulina comparativamente com a ingestão alimentar durante o período da manhã, estas alterações afectam a digestão e utilização de fármacos e nutrientes. (123) Alguns estudos referem não existirem diferenças quanto ao total calórico ingerido e os macronutrientes dominantes da alimentação entre trabalhadores por turnos e trabalhadores que trabalham a horas usuais, (124-126) porém outros autores encontraram diferenças nos hábitos alimentares e na selecção de alimentos. (127-128) O impacto do trabalho por turnos na ingestão de nutrientes difere pelo tipo de trabalho e idade dos trabalhadores. (128) 28 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Do ponto de vista cronobiológico a espécie humana é diurna, o que explica em parte o facto dos trabalhadores nocturnos apresentarem uma diminuição do apetite durante a noite, altura em que o organismo esta programado para a reposição, jejum e mobilização endógena de glicose. (129-130) Contudo, até ao momento não tem sido descritas recomendações dietéticas para este grupo, primeiro pelo desconhecimento se é aconselhável comer ou não durante a noite e segundo, caso a alimentação durante o período nocturno seja encorajada, não existe evidência científica quanto ao que deve ser ingerido e evitado. Terceiro alimentos com elevada palatabilidade não devem ser disponibilizados durante o período nocturno, e o consumo alimentar durante a noite deve proporcionar o bem-estar do indivíduo mas simultaneamente prejudica o metabolismo. (123) 10. O sono como ritmo circadiano e o metabolismo O sono é uma das funções naturais do ser vivo controlado pelos relógios biológicos. A diminuição da duração do sono pode desempenhar um papel significativo na etiologia das doenças associadas com a síndrome metabólico, como a obesidade, diabetes e hipertensão. Um estudo realizado em humanos saudáveis, adultos jovens a privação do sono mostrou influenciar a diminuição dos níveis de leptina, aumento dos níveis de grelina e aumento da fome e apetite. (21) A comparação entre duas populações de indivíduos adultos mostrou igualmente a associação entre o sono inadequado e alterações na leptina e/ou grelina indicativas do aumento de apetite. (34) A privação do sono diminui a tolerância á glicose e compromete a sensibilidade á insulina. Indivíduos normais sujeitos á restrição do sono Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 29 evidenciaram hiperglicemia característica da resistência á insulina e estado metabólico pré-diabético. (131) Adicionalmente a exposição prolongada a curtos períodos de sono podem contribuir para o desenvolvimento e manutenção da hipertensão e complicações cardíacas e vasculares. Estudos experimentais em humanos mostraram que a privação do sono aumenta a pressão sanguínea e a actividade do sistema nervoso simpático. (34) Se as alterações metabólicas resultantes da diminuição do período do sono funcionarem como aumento do peso corporal, resistência insulínica e pressão sanguínea, intervenções desenvolvidas que incluam o aumento da duração do sono e a sua qualidade podem potencialmente ajudar nas comuns intervenções comportamentais para as doenças associadas com a síndrome metabólica. 11. Perspectivas e aplicação dos ritmos biológicos Distúrbios de ritmicidade são encontrados diariamente na vida quotidiana (jet-lag, trabalhado por turnos), distúrbios do sono, e em vários distúrbios psiquiátricos incluindo os distúrbios afectivos. (9) E esta perda de sincronização dos humanos com o ambiente tem sido um factor de aumento acentuado nas chamadas epidemias modernas, como obesidade, diabetes mellitus tipo 2, cancro, depressão e doenças cardiovasculares. (8) A associação da regulação energética aos ritmos circadianos a nível molecular, fisiológico e comportamental levanta a possibilidade de que o momento de ingestão alimentar por si só pode desempenhar um papel significante no ganho de peso. Uma melhor compreensão do papel do sistema circadiano para o ganho do peso pode ter importantes implicações para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para combater a grande epidemia de obesidade da população actual. (66) 30 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Um estudo realizado recentemente mostrou que ratos (com período activo nocturno) alimentados com uma dieta rica em gordura apenas durante as 12 horas da fase diurna ganham significativamente mais peso que aqueles alimentados apenas durante a fase nocturna. (66, 132) Adicionalmente, estudos realizados em crianças obesas mostraram que estas consomem uma quantidade energética elevada ao fim do dia, comparativamente com crianças com peso adequado que tem um consumo energético elevado no pequeno-almoço. (133) Assim, uma estratégia preventiva baseada na modificação do comportamento alimentar (por exemplo horário de alimentação), sem alteração significativa na ingestão calórica e actividade física, pode ser um elemento crítico necessário para diminuir a incidência de obesidade e desordens cardiometabólicas da sociedade actual. Também já foram identificados ritmos na frequência e intensidade das manifestações de hipersensibilidade, como as alergias, bem como a incidência de episódios agudos de determinadas doenças como enfarte do miocárdio e cerebral. Por outro lado, a dosagem de drogas para induzir respostas adequadas e tratar doenças tem mostrado diferentes níveis de eficácia segundo o horário do dia ou da noite e o momento de administração da medicação aos pacientes. (5) 12. Análise crítica e conclusões A influência proeminente dos relógios circadianos na fisiologia humana é demonstrada na actividade pronunciada pela pletora de sistemas, tais como ciclo sono-vigília, comportamento alimentar, metabolismo, actividade fisiológica e endócrina. O conhecimento dos aspectos cronobiologicos da ingestão alimentar que afectam o metabolismo energético e a regulação do peso corporal, tal como a sua Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 31 dessincronização, frequência alimentar e regularidade podem constituir mais uma arma de combate à grande epidemia actual, a obesidade e outras doenças crónicas não transmissíveis. Por outro lado, é necessário levar em consideração que alterações crónicas no perfil circadiano podem afectar a absorção gastrointestinal de nutrientes. O gasto energético de um indivíduo é praticamente constante ao longo do dia se este não for submetido a qualquer esforço. Deste ponto de vista seria interessante realizar mais estudos para analisar qual a percentagem de calorias por unidade de tempo e rever as percentagens de valor energético atribuídas a cada refeição que encontramos descritas na literatura. Adicionalmente poderia tirar-se vantagem do conhecimento da cronobiologia e fornecer determinado tipo de macronutriente no momento do dia mais oportuno do ponto de vista metabólico, como por exemplo glícideos durante o período da manhã já que se trata da altura do dia em que há uma maior tolerância à glicose. Além disso, as condutas dietoterápicas podem passar pela alteração dos horários a que determinada refeição é prescrita sem necessidade da alteração da quantidade energética diária habitual, já que existe a possibilidade do momento de ingestão alimentar por si só desempenhar um papel significante no ganho de peso. Porém, é difícil tirar conclusões definitivas uma vez que a investigação científica inserida nesta temática carece de estudos em humanos. Assim, revela-se de grande importância a realização de mais estudos para que possam ser testadas algumas das hipóteses apresentadas. 32 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 33 “Tudo tem o seu tempo determinado, e há tempo para todo o propósito debaixo do céu.” Eclesiastes 3:1-8 34 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. Referências bibliográficas 1. Lemmer B. Discoveries of rhythms in human biological functions: a historical review. Chronobiol Int. 2009; 26(6):1019-68. 2. Halberg F, Carandente F, Cornelissen G, Katinas GS. [Glossary of chronobiology (author's transl)]. Chronobiologia. 1977; 4 Suppl 1:1-189. 3. Froy O. Metabolism and circadian rhythms--implications for obesity. Endocr Rev. 2010; 31(1):1-24. 4. Randler C, Schaal S. Morningness-eveningness, habitual sleep-wake variables and cortisol level. Biol Psychol. 2010; 5. Douglas CR. Fisiologia aplicada à Nutrição. 2ª edição ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan; 2006. 6. Tosini G, Pozdeyev N, Sakamoto K, Iuvone PM. The circadian clock system in the mammalian retina. Bioessays. 2008; 30(7):624-33. 2505342. 7. Mendoza J, Clesse D, Pevet P, Challet E. Food-reward signalling in the suprachiasmatic clock. J Neurochem. 2010; 8. Young ME, Bray MS. Potential role for peripheral circadian clock dyssynchrony in the pathogenesis of cardiovascular dysfunction. Sleep Med. 2007; 8(6):656-67. 2020822. 9. Schulz P, Steimer T. Neurobiology of circadian systems. CNS Drugs. 2009; 23 Suppl 2:3-13. 10. Van Someren EJ, Riemersma-Van Der Lek RF. Live to the rhythm, slave to the rhythm. Sleep Med Rev. 2007; 11(6):465-84. 11. James FO, Boivin DB, Charbonneau S, Belanger V, Cermakian N. Expression of clock genes in human peripheral blood mononuclear cells throughout the sleep/wake and circadian cycles. Chronobiol Int. 2007; 24(6):100934. 12. Le Minh N, Damiola F, Tronche F, Schutz G, Schibler U. Glucocorticoid hormones inhibit food-induced phase-shifting of peripheral circadian oscillators. EMBO J. 2001; 20(24):7128-36. 125339. 13. Challet E, Caldelas I, Graff C, Pevet P. Synchronization of the molecular clockwork by light- and food-related cues in mammals. Biol Chem. 2003; 384(5):711-9. 14. Glass JD, Guinn J, Kaur G, Francl JM. On the intrinsic regulation of neuropeptide Y release in the mammalian suprachiasmatic nucleus circadian clock. Eur J Neurosci. 2010; 31(6):1117-26. 15. Gooley JJ, Lu J, Chou TC, Scammell TE, Saper CB. Melanopsin in cells of origin of the retinohypothalamic tract. Nat Neurosci. 2001; 4(12):1165. 16. Lucas RJ, Freedman MS, Lupi D, Munoz M, David-Gray ZK, Foster RG. Identifying the photoreceptive inputs to the mammalian circadian system using transgenic and retinally degenerate mice. Behav Brain Res. 2001; 125(1-2):97102. 17. Gibson EM, Williams WP, 3rd, Kriegsfeld LJ. Aging in the circadian system: considerations for health, disease prevention and longevity. Exp Gerontol. 2009; 44(1-2):51-6. 2636858. 18. Begriche K, Sutton GM, Fang J, Butler AA. The role of melanocortin neuronal pathways in circadian biology: a new homeostatic output involving melanocortin-3 receptors? Obes Rev. 2009; 10 Suppl 2:14-24. 19. Moriya T, Aida R, Kudo T, Akiyama M, Doi M, Hayasaka N, et al. The dorsomedial hypothalamic nucleus is not necessary for food-anticipatory circadian Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 35 rhythms of behavior, temperature or clock gene expression in mice. Eur J Neurosci. 2009; 29(7):1447-60. 20. Waterhouse J, Minors D, Atkinson G, Benton D. Chronobiology and meal times: internal and external factors. Br J Nutr. 1997; 77 Suppl 1:S29-38. 21. Spiegel K, Tasali E, Penev P, Van Cauter E. Brief communication: Sleep curtailment in healthy young men is associated with decreased leptin levels, elevated ghrelin levels, and increased hunger and appetite. Ann Intern Med. 2004; 141(11):846-50. 22. Ellingsen T, Bener A, Gehani AA. Study of shift work and risk of coronary events. J R Soc Promot Health. 2007; 127(6):265-7. 23. Zapka JM, Lemon SC, Magner RP, Hale J. Lifestyle behaviours and weight among hospital-based nurses. J Nurs Manag. 2009; 17(7):853-60. 2760042. 24. Stokkan KA, Yamazaki S, Tei H, Sakaki Y, Menaker M. Entrainment of the circadian clock in the liver by feeding. Science. 2001; 291(5503):490-3. 25. Mendoza J. Circadian clocks: setting time by food. J Neuroendocrinol. 2007; 19(2):127-37. 26. Verwey M, Lam GY, Amir S. Circadian rhythms of PERIOD1 expression in the dorsomedial hypothalamic nucleus in the absence of entrained foodanticipatory activity rhythms in rats. Eur J Neurosci. 2009; 29(11):2217-22. 27. Verwey M, Khoja Z, Stewart J, Amir S. Region-specific modulation of PER2 expression in the limbic forebrain and hypothalamus by nighttime restricted feeding in rats. Neurosci Lett. 2008; 440(1):54-8. 28. Mistlberger RE. Food-anticipatory circadian rhythms: concepts and methods. Eur J Neurosci. 2009; 30(9):1718-29. 29. Ribeiro AC, LeSauter J, Dupre C, Pfaff DW. Relationship of arousal to circadian anticipatory behavior: ventromedial hypothalamus: one node in a hunger-arousal network. Eur J Neurosci. 2009; 30(9):1730-8. 30. Storch KF, Weitz CJ. Daily rhythms of food-anticipatory behavioral activity do not require the known circadian clock. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009; 106(16):6808-13. 2666092. 31. LeSauter J, Hoque N, Weintraub M, Pfaff DW, Silver R. Stomach ghrelinsecreting cells as food-entrainable circadian clocks. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009; 106(32):13582-7. 2726387. 32. Stephan FK. The "other" circadian system: food as a Zeitgeber. J Biol Rhythms. 2002; 17(4):284-92. 33. Ebling FJ, Barrett P. The regulation of seasonal changes in food intake and body weight. J Neuroendocrinol. 2008; 20(6):827-33. 34. Gangwisch JE. Epidemiological evidence for the links between sleep, circadian rhythms and metabolism. Obes Rev. 2009; 10 Suppl 2:37-45. 35. Kohsaka A, Laposky AD, Ramsey KM, Estrada C, Joshu C, Kobayashi Y, et al. High-fat diet disrupts behavioral and molecular circadian rhythms in mice. Cell Metab. 2007; 6(5):414-21. 36. Cardone L, Hirayama J, Giordano F, Tamaru T, Palvimo JJ, Sassone-Corsi P. Circadian clock control by SUMOylation of BMAL1. Science. 2005; 309(5739):1390-4. 37. Reppert SM, Weaver DR. Coordination of circadian timing in mammals. Nature. 2002; 418(6901):935-41. 38. Dunlap JC. Molecular bases for circadian clocks. Cell. 1999; 96(2):271-90. 36 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. 39. Vitaterna MH, King DP, Chang AM, Kornhauser JM, Lowrey PL, McDonald JD, et al. Mutagenesis and mapping of a mouse gene, Clock, essential for circadian behavior. Science. 1994; 264(5159):719-25. 40. Asher G, Schibler U. A CLOCK-less clock. Trends Cell Biol. 2006; 16(11):547-9. 41. Debruyne JP, Noton E, Lambert CM, Maywood ES, Weaver DR, Reppert SM. A clock shock: mouse CLOCK is not required for circadian oscillator function. Neuron. 2006; 50(3):465-77. 42. Escobar C, Cailotto C, Angeles-Castellanos M, Delgado RS, Buijs RM. Peripheral oscillators: the driving force for food-anticipatory activity. Eur J Neurosci. 2009; 30(9):1665-75. 43. Froy O, Chang DC, Reppert SM. Redox potential: differential roles in dCRY and mCRY1 functions. Curr Biol. 2002; 12(2):147-52. 44. Kohsaka A, Bass J. A sense of time: how molecular clocks organize metabolism. Trends Endocrinol Metab. 2007; 18(1):4-11. 45. Lin JD, Liu C, Li S. Integration of energy metabolism and the mammalian clock. Cell Cycle. 2008; 7(4):453-7. 46. Lefebvre P, Chinetti G, Fruchart JC, Staels B. Sorting out the roles of PPAR alpha in energy metabolism and vascular homeostasis. J Clin Invest. 2006; 116(3):571-80. 1386122. 47. Desvergne B, Wahli W. Peroxisome proliferator-activated receptors: nuclear control of metabolism. Endocr Rev. 1999; 20(5):649-88. 48. Lemberger T, Saladin R, Vazquez M, Assimacopoulos F, Staels B, Desvergne B, et al. Expression of the peroxisome proliferator-activated receptor alpha gene is stimulated by stress and follows a diurnal rhythm. J Biol Chem. 1996; 271(3):1764-9. 49. Kaneko K, Yamada T, Tsukita S, Takahashi K, Ishigaki Y, Oka Y, et al. Obesity alters circadian expressions of molecular clock genes in the brainstem. Brain Res. 2009; 1263:58-68. 50. Ekmekcioglu C, Touitou Y. Chronobiological aspects of food intake and metabolism and their relevance on energy balance and weight regulation. Obes Rev. 2010; 51. Mieda M, Williams SC, Richardson JA, Tanaka K, Yanagisawa M. The dorsomedial hypothalamic nucleus as a putative food-entrainable circadian pacemaker. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006; 103(32):12150-5. 1567710. 52. Imai SI. "Clocks" in the NAD World: NAD as a metabolic oscillator for the regulation of metabolism and aging. Biochim Biophys Acta. 2009; 53. Maury E, Ramsey KM, Bass J. Circadian rhythms and metabolic syndrome: from experimental genetics to human disease. Circ Res. 2010; 106(3):447-62. 2837358. 54. Shimba S, Ishii N, Ohta Y, Ohno T, Watabe Y, Hayashi M, et al. Brain and muscle Arnt-like protein-1 (BMAL1), a component of the molecular clock, regulates adipogenesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005; 102(34):12071-6. 1189312. 55. Turek FW, Joshu C, Kohsaka A, Lin E, Ivanova G, McDearmon E, et al. Obesity and metabolic syndrome in circadian Clock mutant mice. Science. 2005; 308(5724):1043-5. 56. Allebrandt KV, Roenneberg T. The search for circadian clock components in humans: new perspectives for association studies. Braz J Med Biol Res. 2008; 41(8):716-21. Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 37 57. Fleig D, Randler C. Association between chronotype and diet in adolescents based on food logs. Eat Behav. 2009; 10(2):115-8. 58. Costa G, Lievore F, Ferrari P, Gaffuri E. Usual meal times in relation to age, sex, work activity and morningness-eveningness. Chronobiologia. 1987; 14(4):383-91. 59. Monk TH, Buysse DJ, Potts JM, DeGrazia JM, Kupfer DJ. Morningnesseveningness and lifestyle regularity. Chronobiol Int. 2004; 21(3):435-43. 60. Taillard J, Philip P, Chastang JF, Diefenbach K, Bioulac B. Is self-reported morbidity related to the circadian clock? J Biol Rhythms. 2001; 16(2):183-90. 61. Hill JO. Understanding and addressing the epidemic of obesity: an energy balance perspective. Endocr Rev. 2006; 27(7):750-61. 62. Mesaros A, Koralov SB, Rother E, Wunderlich FT, Ernst MB, Barsh GS, et al. Activation of Stat3 signaling in AgRP neurons promotes locomotor activity. Cell Metab. 2008; 7(3):236-48. 63. Naslund E, Hellstrom PM. Appetite signaling: from gut peptides and enteric nerves to brain. Physiol Behav. 2007; 92(1-2):256-62. 64. Staels B. When the Clock stops ticking, metabolic syndrome explodes. Nat Med. 2006; 12(1):54-5; discussion 55. 65. Duez H, Staels B. Rev-erb alpha gives a time cue to metabolism. FEBS Lett. 2008; 582(1):19-25. 66. Arble DM, Bass J, Laposky AD, Vitaterna MH, Turek FW. Circadian timing of food intake contributes to weight gain. Obesity (Silver Spring). 2009; 17(11):2100-2. 67. Colles SL, Dixon JB, O'Brien PE. Night eating syndrome and nocturnal snacking: association with obesity, binge eating and psychological distress. Int J Obes (Lond). 2007; 31(11):1722-30. 68. La Fleur SE, Kalsbeek A, Wortel J, Buijs RM. A suprachiasmatic nucleus generated rhythm in basal glucose concentrations. J Neuroendocrinol. 1999; 11(8):643-52. 69. Ruiter M, La Fleur SE, van Heijningen C, van der Vliet J, Kalsbeek A, Buijs RM. The daily rhythm in plasma glucagon concentrations in the rat is modulated by the biological clock and by feeding behavior. Diabetes. 2003; 52(7):1709-15. 70. Ando H, Yanagihara H, Hayashi Y, Obi Y, Tsuruoka S, Takamura T, et al. Rhythmic messenger ribonucleic acid expression of clock genes and adipocytokines in mouse visceral adipose tissue. Endocrinology. 2005; 146(12):5631-6. 71. Bodosi B, Gardi J, Hajdu I, Szentirmai E, Obal F, Jr., Krueger JM. Rhythms of ghrelin, leptin, and sleep in rats: effects of the normal diurnal cycle, restricted feeding, and sleep deprivation. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2004; 287(5):R1071-9. 72. Gimble JM, Floyd ZE. Fat circadian biology. J Appl Physiol. 2009; 107(5):1629-37. 2777788. 73. Klok MD, Jakobsdottir S, Drent ML. The role of leptin and ghrelin in the regulation of food intake and body weight in humans: a review. Obes Rev. 2007; 8(1):21-34. 74. Scheer FA, Hilton MF, Mantzoros CS, Shea SA. Adverse metabolic and cardiovascular consequences of circadian misalignment. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009; 106(11):4453-8. 2657421. 38 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. 75. Kalsbeek A, Fliers E, Romijn JA, La Fleur SE, Wortel J, Bakker O, et al. The suprachiasmatic nucleus generates the diurnal changes in plasma leptin levels. Endocrinology. 2001; 142(6):2677-85. 76. Shen J, Tanida M, Niijima A, Nagai K. In vivo effects of leptin on autonomic nerve activity and lipolysis in rats. Neurosci Lett. 2007; 416(2):193-7. 77. Stutz AM, Staszkiewicz J, Ptitsyn A, Argyropoulos G. Circadian expression of genes regulating food intake. Obesity (Silver Spring). 2007; 15(3):607-15. 78. Vicentic A, Dominguez G, Hunter RG, Philpot K, Wilson M, Kuhar MJ. Cocaine- and amphetamine-regulated transcript peptide levels in blood exhibit a diurnal rhythm: regulation by glucocorticoids. Endocrinology. 2004; 145(9):411924. 79. Guerardel A, Barat-Houari M, Vasseur F, Dina C, Vatin V, Clement K, et al. Analysis of sequence variability in the CART gene in relation to obesity in a Caucasian population. BMC Genet. 2005; 6:19. 1087839. 80. Bertile F, Oudart H, Criscuolo F, Maho YL, Raclot T. Hypothalamic gene expression in long-term fasted rats: relationship with body fat. Biochem Biophys Res Commun. 2003; 303(4):1106-13. 81. Vicentic A, Lakatos A, Hunter R, Philpot K, Dominguez G, Kuhar MJ. CART peptide diurnal rhythm in brain and effect of fasting. Brain Res. 2005; 1032(12):111-5. 82. Dyzma M, Boudjeltia KZ, Faraut B, Kerkhofs M. Neuropeptide Y and sleep. Sleep Med Rev. 2010; 14(3):161-5. 83. Benedict C, Kern W, Schmid SM, Schultes B, Born J, Hallschmid M. Early morning rise in hypothalamic-pituitary-adrenal activity: a role for maintaining the brain's energy balance. Psychoneuroendocrinology. 2009; 34(3):455-62. 84. Cryer PE. Hypoglycemia, functional brain failure, and brain death. J Clin Invest. 2007; 117(4):868-70. 1838950. 85. Lopez-Olmeda JF, Egea-Alvarez M, Sanchez-Vazquez FJ. Glucose tolerance in fish: Is the daily feeding time important? Physiol Behav. 2009; 96(45):631-6. 86. Lamia KA, Storch KF, Weitz CJ. Physiological significance of a peripheral tissue circadian clock. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008; 105(39):15172-7. 2532700. 87. Polonsky KS, Given BD, Hirsch LJ, Tillil H, Shapiro ET, Beebe C, et al. Abnormal patterns of insulin secretion in non-insulin-dependent diabetes mellitus. N Engl J Med. 1988; 318(19):1231-9. 88. Marcheva B, Ramsey KM, Buhr ED, Kobayashi Y, Su H, Ko CH, et al. Disruption of the clock components CLOCK and BMAL1 leads to hypoinsulinaemia and diabetes. Nature. 2010; 89. Starka L, Duskova M, Racz B, Simunkova K, Hill M, Kancheva R. Melatonin negatively correlates with C-peptide after food intake. Physiol Res. 2008; 57 Suppl 1:S187-92. 90. Korkmaz A, Topal T, Tan DX, Reiter RJ. Role of melatonin in metabolic regulation. Rev Endocr Metab Disord. 2009; 10(4):261-70. 91. Teubner BJ, Bartness TJ. Body mass loss during adaptation to short winterlike days increases food foraging, but not food hoarding. Physiol Behav. 2009; 97(1):135-40. 2662045. 92. Peschke E, Stumpf I, Bazwinsky I, Litvak L, Dralle H, Muhlbauer E. Melatonin and type 2 diabetes - a possible link? J Pineal Res. 2007; 42(4):350-8. Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 39 93. Sudnikovich EJ, Maksimchik YZ, Zabrodskaya SV, Kubyshin VL, Lapshina EA, Bryszewska M, et al. Melatonin attenuates metabolic disorders due to streptozotocin-induced diabetes in rats. Eur J Pharmacol. 2007; 569(3):180-7. 94. Prunet-Marcassus B, Desbazeille M, Bros A, Louche K, Delagrange P, Renard P, et al. Melatonin reduces body weight gain in Sprague Dawley rats with diet-induced obesity. Endocrinology. 2003; 144(12):5347-52. 95. Rasmussen DD, Boldt BM, Wilkinson CW, Yellon SM, Matsumoto AM. Daily melatonin administration at middle age suppresses male rat visceral fat, plasma leptin, and plasma insulin to youthful levels. Endocrinology. 1999; 140(2):1009-12. 96. Jeong E, Youn BS, Kim DW, Kim EH, Park JW, Namkoong C, et al. Circadian Rhythm of Serum Vaspin in Healthy Male Volunteers: Relation to Meals. J Clin Endocrinol Metab. 2010; 97. Hussain MM, Pan X. Clock genes, intestinal transport and plasma lipid homeostasis. Trends Endocrinol Metab. 2009; 20(4):177-85. 98. Hoogerwerf WA. Biologic clocks and the gut. Curr Gastroenterol Rep. 2006; 8(5):353-9. 99. Keim V, Haberich FJ. Physiological studies of exocrine pancreatic secretion in conscious rats. 5. Communication: circadian rhythms of flow rate and composition of pancreatic juice. Z Gastroenterol. 1982; 20(6):346-53. 100. Votruba SB, Kirchner H, Tschop M, Salbe AD, Krakoff J. Morning ghrelin concentrations are not affected by short-term overfeeding and do not predict ad libitum food intake in humans. Am J Clin Nutr. 2009; 89(3):801-6. 2667652. 101. Pan X, Terada T, Okuda M, Inui K. The diurnal rhythm of the intestinal transporters SGLT1 and PEPT1 is regulated by the feeding conditions in rats. J Nutr. 2004; 134(9):2211-5. 102. Pan X, Hussain MM. Clock is important for food and circadian regulation of macronutrient absorption in mice. J Lipid Res. 2009; 50(9):1800-13. 2724783. 103. Yamaoka I, Nakayama M, Miki T, Yokoyama T, Takeuchi Y. Dietary protein modulates circadian changes in core body temperature and metabolic rate in rats. J Physiol Sci. 2008; 58(1):75-81. 104. Grimes MA, Cameron JL, Fernstrom JD. Cerebrospinal fluid concentrations of large neutral and basic amino acids in Macaca mulatta: diurnal variations and responses to chronic changes in dietary protein intake. Metabolism. 2009; 58(1):129-40. 105. Havel PJ, Townsend R, Chaump L, Teff K. High-fat meals reduce 24-h circulating leptin concentrations in women. Diabetes. 1999; 48(2):334-41. 106. Cha MC, Chou CJ, Boozer CN. High-fat diet feeding reduces the diurnal variation of plasma leptin concentration in rats. Metabolism. 2000; 49(4):503-7. 107. Cano P, Jimenez-Ortega V, Larrad A, Reyes Toso CF, Cardinali DP, Esquifino AI. Effect of a high-fat diet on 24-h pattern of circulating levels of prolactin, luteinizing hormone, testosterone, corticosterone, thyroid-stimulating hormone and glucose, and pineal melatonin content, in rats. Endocrine. 2008; 33(2):118-25. 108. Barnea M, Madar Z, Froy O. High-fat diet delays and fasting advances the circadian expression of adiponectin signaling components in mouse liver. Endocrinology. 2009; 150(1):161-8. 109. Um JH, Yang S, Yamazaki S, Kang H, Viollet B, Foretz M, et al. Activation of 5'-AMP-activated kinase with diabetes drug metformin induces casein kinase Iepsilon (CKIepsilon)-dependent degradation of clock protein mPer2. J Biol Chem. 2007; 282(29):20794-8. 40 Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo. 110. Mendoza J, Pevet P, Challet E. High-fat feeding alters the clock synchronization to light. J Physiol. 2008; 586(Pt 24):5901-10. 2655413. 111. Rudic RD, McNamara P, Curtis AM, Boston RC, Panda S, Hogenesch JB, et al. BMAL1 and CLOCK, two essential components of the circadian clock, are involved in glucose homeostasis. PLoS Biol. 2004; 2(11):e377. 524471. 112. Refinetti R. Absence of circadian and photoperiodic conservation of energy expenditure in three rodent species. J Comp Physiol B. 2007; 177(3):309-18. 113. Benedict FG. The Factors Affecting Normal Basal Metabolism. Proc Natl Acad Sci U S A. 1915; 1(2):105-9. 1090748. 114. Haugen HA, Melanson EL, Tran ZV, Kearney JT, Hill JO. Variability of measured resting metabolic rate. Am J Clin Nutr. 2003; 78(6):1141-5. 115. Castillo MR, Hochstetler KJ, Tavernier RJ, Jr., Greene DM, Bult-Ito A. Entrainment of the master circadian clock by scheduled feeding. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2004; 287(3):R551-5. 116. Feillet CA, Albrecht U, Challet E. "Feeding time" for the brain: a matter of clocks. J Physiol Paris. 2006; 100(5-6):252-60. 117. Farshchi HR, Taylor MA, Macdonald IA. Beneficial metabolic effects of regular meal frequency on dietary thermogenesis, insulin sensitivity, and fasting lipid profiles in healthy obese women. Am J Clin Nutr. 2005; 81(1):16-24. 118. Farshchi HR, Taylor MA, Macdonald IA. Regular meal frequency creates more appropriate insulin sensitivity and lipid profiles compared with irregular meal frequency in healthy lean women. Eur J Clin Nutr. 2004; 58(7):1071-7. 119. Farshchi HR, Taylor MA, Macdonald IA. Deleterious effects of omitting breakfast on insulin sensitivity and fasting lipid profiles in healthy lean women. Am J Clin Nutr. 2005; 81(2):388-96. 120. Lundin EA, Zhang JX, Lairon D, Tidehag P, Aman P, Adlercreutz H, et al. Effects of meal frequency and high-fibre rye-bread diet on glucose and lipid metabolism and ileal excretion of energy and sterols in ileostomy subjects. Eur J Clin Nutr. 2004; 58(10):1410-9. 121. Chapelot D, Marmonier C, Aubert R, Allegre C, Gausseres N, Fantino M, et al. Consequence of omitting or adding a meal in man on body composition, food intake, and metabolism. Obesity (Silver Spring). 2006; 14(2):215-27. 122. Atkinson G, Fullick S, Grindey C, Maclaren D. Exercise, energy balance and the shift worker. Sports Med. 2008; 38(8):671-85. 2784228. 123. Lowden A, Moreno C, Holmback U, Lennernas M, Tucker P. Eating and shift work - effects on habits, metabolism and performance. Scand J Work Environ Health. 2010; 36(2):150-62. 124. Reinberg A, Migraine C, Apfelbaum M, Brigant L, Ghata J, Vieux N, et al. Circadian and ultradian rhythms in the feeding behaviour and nutrient intakes of oil refinery operators with shift-work every 3--4 days. Diabete Metab. 1979; 5(1):3341. 125. Lennernas M, Hambraeus L, Akerstedt T. Shift related dietary intake in day and shift workers. Appetite. 1995; 25(3):253-65. 126. Sudo N, Ohtsuka R. Nutrient intake among female shift workers in a computer factory in Japan. Int J Food Sci Nutr. 2001; 52(4):367-78. 127. de Assis MA, Nahas MV, Bellisle F, Kupek E. Meals, snacks and food choices in Brazilian shift workers with high energy expenditure. J Hum Nutr Diet. 2003; 16(4):283-9. Importância dos ritmos circadianos na Nutrição e Metabolismo 41 128. Morikawa Y, Miura K, Sasaki S, Yoshita K, Yoneyama S, Sakurai M, et al. Evaluation of the effects of shift work on nutrient intake: a cross-sectional study. J Occup Health. 2008; 50(3):270-8. 129. Lowden A, Holmback U, Akerstedt T, Forslund A, Forslund J, Lennernas M. Time of day type of food--relation to mood and hunger during 24 hours of constant conditions. J Hum Ergol (Tokyo). 2001; 30(1-2):381-6. 130. Attia M, Mustafa MK, Khogali M, Mahmoud NA, Arar EI. Optimization of night and shiftwork plans among policemen in Kuwait: a field experiment. Int Arch Occup Environ Health. 1985; 56(2):81-90. 131. VanHelder T, Symons JD, Radomski MW. Effects of sleep deprivation and exercise on glucose tolerance. Aviat Space Environ Med. 1993; 64(6):487-92. 132. Laposky AD, Bass J, Kohsaka A, Turek FW. Sleep and circadian rhythms: key components in the regulation of energy metabolism. FEBS Lett. 2008; 582(1):142-51. 133. Eng S, Wagstaff DA, Kranz S. Eating late in the evening is associated with childhood obesity in some age groups but not in all children: the relationship between time of consumption and body weight status in U.S. children. Int J Behav Nutr Phys Act. 2009; 6:27. 2689163.