La col·laboració entre equips del Departament de Medicina i Ciències de la Vida (MELIS) de la Universitat Pompeu Fabra (UPF), la Universitat de Califòrnia, Irvine (UCI) i l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) ha demostrat que la interacció entre els rellotges circadians del fetge i el múscul esquelètic controla el metabolisme de la glucosa. Les troballes revelen que la funció del rellotge local a cada teixit no és suficient per controlar el metabolisme de la glucosa a tot el cos, sinó que també requereix senyals dels cicles d'alimentació i dejuni per mantenir adequadament els nivells de glucosa a l'organisme. Comprendre els components subjacents a l'equilibri de la glucosa té clares implicacions per a malalties metabòliques com la diabetis o altres trastorns relacionats amb l'edat.

Els rellotges circadians són presents en pràcticament totes les cèl·lules del cos. Ajusten els processos biològics a un cicle de 24 hores per sincronitzar els canvis físics, mentals i de comportament. Aquest procés compta amb el suport del rellotge central del cervell, que sincronitza els rellotges dels teixits perifèrics. "El manteniment dels ritmes circadians està relacionat amb la salut general quan és robust, però amb la malaltia quan s'altera. Així, les alteracions circadianes poden afectar el metabolisme dels hidrats de carboni i induir anomalies semblants a la diabetis", explica Pura Muñoz-Cánoves, autora principal de l'estudi al MELIS-UPF.

L'estudi publicat avui a Cell Reports demostra, sorprenentment, que els rellotges del fetge i el múscul poden mantenir el temps per si mateixos en absència del rellotge central del cervell, encara que la força dels ritmes es redueix.

L'estudi també descobreix que en aquestes condicions s'alteren els nivells de captació i processament de glucosa. No obstant això, la combinació dels rellotges amb cicles d'alimentació i dejuni millora la funció de cadascun dels rellotges i restableix la regulació de la glucosa al sistema combinat. Aquesta troballa demostra que un ritme diari d'alimentació-dejuni és clau per a la sinergia dels rellotges hepàtic i muscular i per al restabliment del control metabòlic de la glucosa.

Jacob Smith, investigador postdoctoral al MELIS-UPF que ha codirigit l'estudi amb Kevin Koronowski, comenta: "El nostre estudi revela que cal una xarxa mínima de rellotges per a la tolerància a la glucosa. El rellotge central, que controla els cicles diaris d’alimentació, coopera amb els rellotges locals del fetge i el múscul. Ara, el següent pas és identificar els factors de senyalització implicats en aquesta interacció”.

Aquesta troballa pot ser prometedora per al tractament de malalties com la diabetis o altres trastorns relacionats amb l'edat.

"Creiem que aquesta troballa pot ser prometedora per al tractament de malalties humanes com la diabetis, en què aquesta xarxa fetge-múscul pot ser objectiu del benefici terapèutic, i per a altres trastorns relacionats amb l'edat", afegeix Muñoz-Cánoves, que ara també és investigadora principal a Altos Labs a San Diego.

Les troballes s'han aconseguit utilitzant un model de ratolí 'sense rellotge', desenvolupat al laboratori de Salvador Aznar Benitah a l'IRB Barcelona, en què han restaurat només el rellotge del fetge, el del múscul esquelètic o un rellotge combinat tots dos òrgans.

“Aquest és un gran exemple de com estudiant la comunicació entre teixits perifèrics es comença a entendre la complexa interacció de com té lloc la comunicació sistèmica. Estem encantats de veure com la coordinació diària entre el fetge i el múscul és capaç de mantenir la tolerància sistèmica a la glucosa, cosa que no esperàvem", explica Salvador Aznar Benitah, investigador ICREA i cap del laboratori de Cèl·lules Mare i Càncer de l'IRB Barcelona.

Aquest estudi en col·laboració es va iniciar al laboratori del difunt Paolo Sassone-Corsi a l'UCI i ha comptat amb el suport del treball dels laboratoris de Selma Masri, Cholsoon Jang i Pierre Baldi a l'UCI. Com comenta Salvador Aznar Benitah, “aquest treball és un testimoni de la ciència col·laborativa i pionera per la qual era conegut Paolo”.

Article de referència:

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