Los relojes circadianos regulan los procesos biológicos en un ciclo de 24 horas, requieren señales de los ciclos de alimentación y ayuno para mantener niveles adecuados de glucosa.
Un estudio conjunto realizado por el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS) de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), la Universidad de California, Irvine (UCI) y el Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) revela que la comunicación entre los relojes circadianos del hígado y el músculo esquelético desempeña un papel clave en el metabolismo de la glucosa.
Esta investigación de laboratorio realizada en ratones ha revelado que la función del reloj circadiano en cada tejido no es suficiente para controlar el metabolismo de la glucosa en todo el cuerpo. Además, se requieren señales de los ciclos de alimentación y ayuno para mantener adecuadamente los niveles de glucosa en el organismo.
Implicaciones significativas en enfermedades metabólicas
Estos hallazgos tienen implicaciones significativas en el campo de las enfermedades metabólicas, como la diabetes y otros trastornos relacionados con el envejecimiento, según señala el comunicado de la UPF que presenta los resultados de la investigación.
Los relojes circadianos se encuentran en casi todas las células del cuerpo y regulan los procesos biológicos en un ciclo de 24 horas para sincronizar los cambios físicos, mentales y de comportamiento. Estos relojes periféricos reciben el respaldo del reloj central del cerebro, que coordina la sincronización de los relojes en los tejidos periféricos.
"El mantenimiento de los ritmos circadianos está relacionado con la salud general cuando es robusto, pero con la enfermedad se altera. Así, las alteraciones circadianas pueden afectar al metabolismo de los hidratos de carbono e inducir anomalías similares a la diabetes", explicó Pura Muñoz-Cánoves, autora principal del estudio de laboratorio en el MELIS-UPF.
El artículo, publicado en Cell Reports, demuestra que los relojes del hígado y el músculo pueden mantener el tiempo por sí solos en ausencia del reloj central del cerebro, aunque la fuerza de sus ritmos se reduce.
Alteraciones en la glucosa
Los investigadores también han observado que, en estas condiciones, se produce una alteración en los niveles de captación y procesamiento de glucosa. No obstante, la combinación de los relojes circadianos con ciclos de alimentación y ayuno mejora la función individual de cada reloj y restablece la regulación de la glucosa en el sistema combinado.
Este descubrimiento demuestra que un ritmo diario de alimentación y ayuno es fundamental para la sinergia entre los relojes del hígado y el músculo, así como para restablecer el control metabólico de la glucosa.
Una red de relojes
Jacob Smith, investigador postdoctoral en el MELIS-UPF que ha codirigido el estudio con Kevin Koronowski, expresó que, "nuestro trabajo revela que se necesita una red mínima de relojes para la tolerancia a la glucosa. El reloj central, que controla los ciclos diarios de alimentación, coopera con los relojes locales del hígado y el músculo. Ahora, el siguiente paso es identificar los factores de señalización implicados en esta interacción".
"Creemos que este descubrimiento puede ser prometedor para el tratamiento de enfermedades humanas como la diabetes, en la que esta red hígado-músculo puede ser objetivo del beneficio terapéutico, y para otros trastornos relacionados con la edad", añadió Muñoz-Cánoves, también investigadora principal en Altos Labs, en San Diego.
Los hallazgos se han obtenido mediante el uso de un modelo de ratón "sin reloj" desarrollado en el laboratorio de Salvador Aznar Benitah en el IRB Barcelona. En este modelo, los investigadores han logrado restaurar únicamente el reloj del hígado, el reloj del músculo esquelético o una combinación de ambos órganos.
"Este es un gran ejemplo de cómo estudiando la comunicación entre tejidos periféricos se empieza a entender la compleja interacción de la comunicación sistémica. Estamos encantados de ver que la coordinación diaria entre el hígado y el músculo es capaz de mantener la tolerancia sistémica a la glucosa, algo que no esperábamos", explicó Salvador Aznar Benitah, investigador ICREA y jefe del laboratorio de Células Madre y Cáncer del IRB Barcelona.
Este estudio colaborativo se inició en el laboratorio del difunto investigador Paolo Sassone-Corsi en la UCI y ha contado con el apoyo de los laboratorios de Selma Masri, Cholsoon Jang y Pierre Baldi en la UCI. Salvador Aznar Benitah comentó que "este trabajo es un testimonio de la ciencia colaborativa y pionera por la que Sassone-Corsi era conocido".
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