Cómo el reloj biológico del hígado y del músculo esquelético influyen en el metabolismo

La ciencia logró establecer que el funcionamiento del organismo está regulado por relojes circadianos de las células y los tejidos interconectados, los cuales son los responsables de describir las oscilaciones de las variables biológicas en intervalos regulares de aproximadamente 24 horas. La alteración en la secuencia u orden de los ritmos circadianos tiene un efecto negativo, que según su variación podrá generar consecuencias en el corto, mediano o largo plazo.

Un reciente estudio publicado en la revista Cell Reports dio cuenta del rol clave de la colaboración de los ritmos circadianos de los distintos órganos y tejidos. Y hallaron que la interacción entre los relojes circadianos del hígado y el músculo esquelético controla el metabolismo de la glucosa.

Así, el trabajo en el que participaron investigadores 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), concluyó que “la interrupción de los ritmos generados por la actividad concertada de estos relojes se asocia con enfermedades metabólicas, como la diabetes”.

“Aquí probamos las interacciones entre los relojes en dos componentes críticos del metabolismo del organismo, el hígado y el músculo esquelético, rescatando la función del reloj en cada órgano por separado o en ambos órganos simultáneamente en ratones sin reloj”, precisaron los investigadores en la publicación de sus conclusiones.

Al tiempo que resaltaron que “los experimentos demostraron que los relojes individuales son parcialmente suficientes para el metabolismo de la glucosa tisular, pero las conexiones entre ambos relojes tisulares, junto con los ritmos de alimentación diarios, respaldan la tolerancia sistémica a la glucosa”.

Según ellos, “la función del reloj local en cada tejido no sería suficiente para controlar el metabolismo de la glucosa en todo el cuerpo”. Por lo cual requiere, además, señales de los ciclos de alimentación y ayuno para mantener adecuadamente los niveles de glucosa en el organismo. Y la comprensión de los componentes que subyacen al equilibrio de la glucosa presenta implicaciones para enfermedades metabólicas como la diabetes.

Pura Muñoz-Cánoves es la autora principal del estudio en el MELIS-UPF, y destacó que “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”.

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.

Los hallazgos se han logrado utilizando un modelo de ratón ‘sin reloj’, desarrollado en el laboratorio de Salvador Aznar Benitah en el IRB, en el que han restaurado sólo el reloj del hígado, el del músculo esquelético o un reloj combinado de ambos órganos.

Jacob Smith es investigador postdoctoral en el MELIS-UPF y uno de los coautores el estudio, y destacó: “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”.

En tanto, Muñoz-Cánoves agregó: “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”.

Por su parte, Salvador Aznar Benitah, investigador ICREA y jefe del laboratorio de Células Madre y Cáncer del IRB Barcelona, concluyó: “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”.

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