I nuovi muscoli dello studio misurano il rispettivo momento della giornata

Ricercatori supportati dalla Fondazione nazionale svizzera per la scienza (SNSF) hanno scoperto un orologio biologico nelle nostre cellule muscolari. Potrebbe essere coinvolto nella regolazione del metabolismo e nello sviluppo del diabete.

Se i muscoli nella parte superiore del braccio sono per es. Sovraccaricato dall'allenamento per la forza, questo può causare forti dolori. (Immagine: artstudio_pro / fotolia.com)

Gli orologi biologici sono ovunque nei nostri corpi. Rilasciano l'ormone melatonina mentre dormono, favoriscono la secrezione degli enzimi digestivi dopo pranzo e ci tengono svegli durante il giorno. Un master clock nel cervello sincronizza tutti gli altri orologi nei vari organi. Ricercatori sostenuti dalla Fondazione nazionale svizzera per la scienza (SNSF) hanno scoperto che un tale "orologio circadiano" sta ticchettando nelle nostre cellule muscolari. Se questo orologio sfugge di mano, questo potrebbe influenzare in modo decisivo lo sviluppo del diabete di tipo 2. Il lavoro scientifico del gruppo di ricerca è stato recentemente pubblicato sulla rivista PNAS (*).

La rimozione del tessuto muscolare si diffonde durante il giorno

I ricercatori dell'Università di Ginevra, l'Università di Bath, l'Université Claude Bernard di Lione, EPFL, l'Università di Surrey e l'Istituto Nestlé di Scienze della Salute ha rilevato che la composizione dei diversi tipi di grassi (lipidi) nelle nostre cellule muscolari nel corso A seconda dell'ora del giorno, a volte un lipide è più dominante di un altro. Questo potrebbe essere collegato all'influenza dell'orologio biologico? Il team internazionale ha testato questa ipotesi conducendo uno studio volontario volontario. A tale scopo, il master clock dei partecipanti è stato sincronizzato: prima di iniziare lo studio, hanno dovuto attenersi a una normale routine quotidiana in relazione ai pasti e all'esposizione alla luce. Ogni quattro ore, un campione di tessuto muscolare piccolo è stato prelevato dalla coscia per analizzare la composizione lipidica.

Il team di ricerca ha identificato una chiara correlazione tra la composizione lipidica e l'ora del giorno, spiega Howard Riezman, che ha guidato lo studio con la sua collega Charna Dibner a Ginevra. "Poiché la composizione lipidica all'interno del gruppo di soggetti oscillava notevolmente, avevamo bisogno di ulteriori prove per sostenere questa tesi", continua Riezman.

In una seconda fase, i ricercatori sono quindi passati a un esperimento in vitro. Hanno allevato cellule muscolari umane e le hanno sincronizzate artificialmente, senza un orologio master, usando una molecola di segnalazione che è normalmente secreta dal corpo. È stata osservata una variazione periodica della composizione lipidica cellulare, simile agli esperimenti sull'uomo. Tuttavia, quando i ricercatori hanno interrotto il meccanismo dell'orologio inibendo i geni rilevanti, le periodiche fluttuazioni lipidiche sono in gran parte scomparse.

Diabete e disturbi del sonno sono correlati

"Abbiamo chiaramente dimostrato che questa variazione nella composizione dei lipidi nei nostri muscoli dipende dal nostro ritmo circadiano", dice l'autrice Ursula Loizides-Mangold. "Ma la domanda più importante rimane: Quanto è importante questo meccanismo?" Riezman ritiene che l'orologio biologico potrebbe agire nel muscolo attraverso il suo effetto sulla lipidi effetto sulla sensibilità all'insulina delle cellule muscolari di regolazione. Poiché i lipidi fanno parte della membrana cellulare, influenzano la capacità delle molecole di entrare e uscire dalle cellule muscolari. Il cambiamento della composizione della membrana potrebbe influenzare la risposta muscolare all'ormone e la sua capacità di assorbire lo zucchero nel sangue.

Bassa sensibilità all'insulina del muscolo conduce ad una cosiddetta insulino-resistenza, una causa nota di diabete di tipo 2. "La ricerca mostra che c'è una connessione tra orologi circadiani, insulino-resistenza e lo sviluppo del diabete", ha detto Charna Dibner, co-direttore dello studio. "Se possiamo mostrare un legame tra il meccanismo circadiano e il diabete di tipo 2 basato sul metabolismo dei lipidi, questo potrebbe avere implicazioni terapeutiche significative. Grazie alle nostre nuove capacità di sincronizzazione cellulare in vitro nel muscolo umano, possiamo convalidare questa ipotesi nel nostro prossimo studio. "

(*) U. Loizides-Mangold et al:. Lipidomica rivela lipidi oscillazioni diurne nel muscolo scheletrico umano persistenti in miotubi cellulari in coltura in vitro. PNAS (2017). DOI: 10.1073 / pnas.1705821114