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Come fanno i muscoli a sapere che ore sono?

L ‘”orologio circadiano” delle cellule muscolari (mostrato qui è la sezione trasversale di una fibra muscolare) controlla un’intera rete metabolica.

Come si preparano le cellule muscolari per le particolari sfide metaboliche del giorno? Gli scienziati dell’Helmholtz Zentrum München e Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), membri del Centro tedesco per la ricerca sul diabete (DZD), hanno studiato la questione e pubblicato i loro risultati in “Biology PLOS “. Lo studio ha scoperto una rete metabolica che, contrariamente alle aspettative, non è controllata dal cervello ma piuttosto dall’orologio ‘circadiano’ delle cellule muscolari.

Gli orologi circadiani sono presenti in tutte le cellule del corpo e hanno un’influenza pervasiva su tutti gli aspetti della fisiologia umana. Questo perché regolano l’omeostasi anticipando i cambiamenti ritmici nel comportamento e nello stato nutrizionale e compartimentando percorsi metabolici incompatibili all’interno di finestre temporali precise. “Questo vale, ad esempio, per l’uso di sostanze nutritive come grassi e carboidrati”, spiega la professoressa Henriette Uhlenhaut la quale è a capo dell’Istituto per il diabete e l’obesità di Helmholtz Zentrum München (IDO) e del Gene Center di LMU. “Se l’orologio interno del corpo non viene sincronizzato, tuttavia, può avere gravi conseguenze per il metabolismo del corpo, ad esempio, è noto che i lavoratori a turni sono particolarmente sensibili alle malattie metaboliche come il diabete”.

Nel loro recente lavoro, il team guidato da Uhlenhaut ha rivolto la sua attenzione al ritmo metabolico dei muscoli nelle 24 ore. “Ci siamo concentrati in particolare su due proteine ??che fungono da regolatori principali, bracci positivi e negativi dell’orologio circadiano”, afferma Kenneth Dyar, uno scienziato dell’IDO e autore principale dello studio. “Queste due molecole opposte si legano al DNA e innescano l’espressione di ulteriori proteine ??note per regolare il metabolismo lipidico e proteico”. Usando le cellule muscolari dei topi, gli scienziati hanno determinato l’attività delle due proteine ??nel corso della giornata e della notte. “Abbiamo misurato tutto, dal legame del DNA all’espressione genica e ai metaboliti”, afferma Kenneth Dyar, spiegando l’approccio globale dei ricercatori. Basandosi su studi precedenti,

Scoprire una rete metabolica

In collaborazione con colleghi italiani e austriaci (dall’Istituto veneziano di medicina molecolare e dell’università di Padova, Graz e Trieste) i ricercatori hanno identificato alcuni processi che vengono attivati ??di notte dai regolatori dell’orologio interno: “Includono, per esempio, accumulo di grasso, metabolismo del glucosio e sensibilità all’insulina “, spiega Henriette Uhlenhaut. Allo stesso tempo, i processi opposti come l’ossidazione degli acidi grassi e la disgregazione delle proteine ??sono ridotti, secondo gli autori. Questi schemi sono particolarmente pronunciati nelle ore che precedono il risveglio e si pensa che preparino i muscoli per il giorno successivo.

Nella fase finale, gli scienziati hanno studiato i possibili modi per intervenire in questi processi. A tal fine, hanno esaminato i topi privi di questi regolatori principali. Senza un orologio circadiano, gli animali erano più magri, con meno grasso e più massa muscolare. “Nel loro insieme, il nostro lavoro ha rivelato un’intera rete metabolica a più livelli”, spiega Uhlenhaut. “Un’altra scoperta biologicamente emozionante è che, contrariamente alle aspettative, il regolatore chiave non è situato nel centro del cervello, ma in realtà è l’orologio interno delle cellule muscolari stesse”. A lungo termine, gli autori studieranno i meccanismi anche negli esseri umani e cercheranno di trovare un modo per interventi terapeutici. La loro speranza è che possa essere possibile contrastare la resistenza all’insulina nel diabete di tipo 2 o stimolare l’uso di energia per combattere l’obesità.

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