La colaboración entre equipos del 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) ha demostrado que la interacción entre los relojes circadianos del hígado y el músculo esquelético controla el metabolismo de la glucosa. Los hallazgos revelan que la función del reloj local en cada tejido no es suficiente para controlar el metabolismo de la glucosa en todo el cuerpo, sino que también requiere señales de los ciclos de alimentación y ayuno para mantener adecuadamente los niveles de glucosa en el organismo. Comprender los componentes que subyacen al equilibrio de la glucosa presenta claras implicaciones para enfermedades metabólicas como la diabetes u otros trastornos relacionados con la edad.
Los relojes circadianos están presentes en prácticamente todas las células del cuerpo. Ajustan los procesos biológicos a un ciclo de 24 horas para sincronizar los cambios físicos, mentales y de comportamiento. Este proceso cuenta con el apoyo del reloj central del cerebro, que sincroniza los relojes de los tejidos periféricos. "El mantenimiento de los ritmos circadianos está relacionado con la salud general cuando es robusto, pero con la enfermedad cuando se altera. Así, las alteraciones circadianas pueden afectar al metabolismo de los hidratos de carbono e inducir anomalías similares a la diabetes", explica Pura Muñoz-Cánoves, autora principal del estudio en el MELIS-UPF.
El estudio publicado hoy en Cell Reports demuestra, sorprendentemente, 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.
El estudio también descubre que, en estas condiciones, se alteran los niveles de captación y procesamiento de glucosa. Sin embargo, la combinación de los relojes con ciclos de alimentación y ayuno mejora la función de cada uno de los relojes y restablece la regulación de la glucosa en el sistema combinado. Este hallazgo demuestra que un ritmo diario de alimentación-ayuno es clave para la sinergia de los relojes hepático y muscular y para el restablecimiento del control metabólico de la glucosa.
Jacob Smith, investigador postdoctoral en el MELIS-UPF que ha codirigido el estudio con Kevin Koronowski, comenta: "Nuestro estudio 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".
Este hallazgo puede ser prometedor para el tratamiento de enfermedades como la diabetes u otros trastornos relacionados con la edad.
"Creemos que este hallazgo 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", añade Muñoz-Cánoves, que ahora también es investigadora principal en Altos Labs en San Diego.
Los hallazgos se han logrado utilizando un modelo de ratón 'sin reloj', desarrollado en el laboratorio de Salvador Aznar Benitah en el IRB Barcelona, en el que han restaurado solo el reloj del hígado, el del músculo esquelético o un reloj combinado ambos órganos.
"Este es un gran ejemplo de cómo estudiando la comunicación entre tejidos periféricos se empieza a entender la compleja interacción de cómo tiene lugar la comunicación sistémica. Estamos encantados de ver cómo la coordinación diaria entre el hígado y el músculo es capaz de mantener la tolerancia sistémica a la glucosa, algo que no esperábamos", explica Salvador Aznar Benitah, investigador ICREA y jefe del laboratorio de Células Madre y Cáncer del IRB Barcelona.
Este estudio en colaboración se inició en el laboratorio del difunto Paolo Sassone-Corsi en la UCI y ha contado con el apoyo del trabajo de los laboratorios de Selma Masri, Cholsoon Jang y Pierre Baldi en la UCI. Como comenta Salvador Aznar Benitah, "este trabajo es un testimonio de la ciencia colaborativa y pionera por la que era conocido Paolo".
Artículo de referencia: Smith et al., ‘Liver and muscle circadian clocks cooperate to support glucose tolerance in mice’. Cell Reports. June 2023. DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112588
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