Científicos europeos han descubierto que las células musculares contienen un reloj biológico que jugaría un papel importante en la regulación del metabolismo y en el desarrollo de la diabetes, informa el Fondo Nacional Suizo (FNS) en un comunicado.
El cuerpo humano tiene muchos relojes biológicos que lo regulan en sus diferentes funciones. Liberan la melatonina durante el sueño, favorecen la secreción de enzimas digestivas durante la comida y nos mantienen despiertos en las horas más intensas del día. El cerebro tiene también un reloj más complejo que sincroniza los relojes secundarios presentes en los diferentes órganos.
Lo que ha descubierto esta nueva investigación es que un reloj circadiano existe también en los músculos de nuestro cuerpo y que cuando registra algún fallo, puede desencadenar la diabetes de tipo 2, el tipo más común de esta enfermedad. Los resultados se publican en PNAS.
Estos científicos, procedentes de las universidades de Ginebra, de Bath y de Surrey, ambas del Reino Unido, de la Universidad Claude Bernard de Lyon (Francia), de la Escuela Politécnica Federal y del Instituto Nestlé de Ciencias de la Salud, ambos de Lausana Suiza, han descubierto más concretamente que los diferentes tipos de grasas (lípidos) contenidos en nuestras células musculares registran diferentes variaciones a lo largo del día, según el tipo de lípido necesario.
Para confirmar que este mecanismo responde al de los otros relojes biológicos, los investigadores testaron la hipótesis con un grupo de voluntarios.
Lo primero que hicieron fue sincronizar los relojes biológicos de todos los participantes durante una semana, durante la cual siguieron un programa diario idéntico en períodos de luz, en ejercicios y en alimentación. Cada cuatro horas, los investigadores extraían una pequeña muestra del tejido muscular a nivel del muslo para analizar la composición de los lípidos.
Los resultados mostraron una clara correlación entre la composición en lípidos de las células y las horas del día, según explica Howard Riezman, codirector del estudio. Sin embargo, la composición de lípidos variaba significativamente de un individuo a otro, por lo que se hizo necesario obtener pruebas adicionales para corroborar nuestra hipótesis, añade.
En una segunda fase del experimento, los investigadores optaron por una experiencia en vitro. Aislaron en cultivo células musculares humanas y las sincronizaron artificialmente en ausencia de un reloj principal, utilizando para ello una molécula de señalización segregada normalmente por el cuerpo.
De esta forma pudieron observar una variación periódica de la composición lipídica de las células, idéntica a la constatada en los sujetos del experimento. Pero cuando alteraron deliberadamente el funcionamiento del reloj principal, inhibiendo los genes responsables, las variaciones periódicas en los lípidos no eran detectables.
El cuerpo humano tiene muchos relojes biológicos que lo regulan en sus diferentes funciones. Liberan la melatonina durante el sueño, favorecen la secreción de enzimas digestivas durante la comida y nos mantienen despiertos en las horas más intensas del día. El cerebro tiene también un reloj más complejo que sincroniza los relojes secundarios presentes en los diferentes órganos.
Lo que ha descubierto esta nueva investigación es que un reloj circadiano existe también en los músculos de nuestro cuerpo y que cuando registra algún fallo, puede desencadenar la diabetes de tipo 2, el tipo más común de esta enfermedad. Los resultados se publican en PNAS.
Estos científicos, procedentes de las universidades de Ginebra, de Bath y de Surrey, ambas del Reino Unido, de la Universidad Claude Bernard de Lyon (Francia), de la Escuela Politécnica Federal y del Instituto Nestlé de Ciencias de la Salud, ambos de Lausana Suiza, han descubierto más concretamente que los diferentes tipos de grasas (lípidos) contenidos en nuestras células musculares registran diferentes variaciones a lo largo del día, según el tipo de lípido necesario.
Para confirmar que este mecanismo responde al de los otros relojes biológicos, los investigadores testaron la hipótesis con un grupo de voluntarios.
Lo primero que hicieron fue sincronizar los relojes biológicos de todos los participantes durante una semana, durante la cual siguieron un programa diario idéntico en períodos de luz, en ejercicios y en alimentación. Cada cuatro horas, los investigadores extraían una pequeña muestra del tejido muscular a nivel del muslo para analizar la composición de los lípidos.
Los resultados mostraron una clara correlación entre la composición en lípidos de las células y las horas del día, según explica Howard Riezman, codirector del estudio. Sin embargo, la composición de lípidos variaba significativamente de un individuo a otro, por lo que se hizo necesario obtener pruebas adicionales para corroborar nuestra hipótesis, añade.
En una segunda fase del experimento, los investigadores optaron por una experiencia en vitro. Aislaron en cultivo células musculares humanas y las sincronizaron artificialmente en ausencia de un reloj principal, utilizando para ello una molécula de señalización segregada normalmente por el cuerpo.
De esta forma pudieron observar una variación periódica de la composición lipídica de las células, idéntica a la constatada en los sujetos del experimento. Pero cuando alteraron deliberadamente el funcionamiento del reloj principal, inhibiendo los genes responsables, las variaciones periódicas en los lípidos no eran detectables.
La diabetes y el sueño, relacionados
Hemos demostrado claramente que esta variación de los tipos de lípidos en nuestros músculos está vinculada a nuestro ritmo circadiano, explica la autora principal de la investigación Ursula Loizides-Mangold.
Pero la cuestión esencial queda sin despejar: ¿cuál es el papel de este mecanismo? Riezman piensa que el reloj biológico de los músculos, por el hecho de su impacto sobre los lípidos, podría contribuir a regular la sensibilidad de las células a la insulina.
Los lípidos, como componente de la membrana celular, influencian el tránsito de moléculas dentro y fuera de las células musculares. Todo cambio en la composición puede ajustar la sensibilidad del músculo a la hormona, así como a su capacidad de absorber el azúcar contenido en la sangre. Una débil sensibilidad del músculo a la insulina lleva a una situación calificada de resistencia a la insulina, conocida por su papel en la diabetes de tipo 2.
Los estudios demuestran claramente que existe un vínculo entre los ritmos circadianos, la resistencia a la insulina y el desarrollo de la diabetes, según la codirectora del estudio, Charna Dibner.
Si conseguimos establecer un vínculo entre los mecanismos circadianos y la diabetes de tipo 2 a través del metabolismo de los lípidos, este descubrimiento podría tener importantes repercusiones terapéuticas, añade.
Y concluye: gracias a las nuevas herramientas disponibles para estudiar el reloj celular de los músculos humanos en vitro, tendremos la posibilidad de profundizar en esta hipótesis en el marco de un nuevo estudio.
Hemos demostrado claramente que esta variación de los tipos de lípidos en nuestros músculos está vinculada a nuestro ritmo circadiano, explica la autora principal de la investigación Ursula Loizides-Mangold.
Pero la cuestión esencial queda sin despejar: ¿cuál es el papel de este mecanismo? Riezman piensa que el reloj biológico de los músculos, por el hecho de su impacto sobre los lípidos, podría contribuir a regular la sensibilidad de las células a la insulina.
Los lípidos, como componente de la membrana celular, influencian el tránsito de moléculas dentro y fuera de las células musculares. Todo cambio en la composición puede ajustar la sensibilidad del músculo a la hormona, así como a su capacidad de absorber el azúcar contenido en la sangre. Una débil sensibilidad del músculo a la insulina lleva a una situación calificada de resistencia a la insulina, conocida por su papel en la diabetes de tipo 2.
Los estudios demuestran claramente que existe un vínculo entre los ritmos circadianos, la resistencia a la insulina y el desarrollo de la diabetes, según la codirectora del estudio, Charna Dibner.
Si conseguimos establecer un vínculo entre los mecanismos circadianos y la diabetes de tipo 2 a través del metabolismo de los lípidos, este descubrimiento podría tener importantes repercusiones terapéuticas, añade.
Y concluye: gracias a las nuevas herramientas disponibles para estudiar el reloj celular de los músculos humanos en vitro, tendremos la posibilidad de profundizar en esta hipótesis en el marco de un nuevo estudio.
Referencia
Lipidomics reveals diurnal lipid oscillations in human skeletal muscle persisting in cellular myotubes cultured in vitro. PNAS (2017). DOI: 10.1073/pnas.1705821114
Lipidomics reveals diurnal lipid oscillations in human skeletal muscle persisting in cellular myotubes cultured in vitro. PNAS (2017). DOI: 10.1073/pnas.1705821114