Dos artículos de investigación complementarios demuestran que los relojes circadianos central y periférico coordinan la actividad diaria de la piel y los músculos. La coordinación entre los dos relojes (central y periférico) garantiza el 50% de las funciones circadianas de los tejidos, incluidos procesos vitales como el ciclo celular, la reparación del ADN, la actividad mitocondrial y el metabolismo. La sincronización entre los relojes central y periférico del cerebro previene el envejecimiento muscular prematuro y mejora la función muscular, lo que sugiere nuevas estrategias para combatir el declive relacionado con la edad modulando el ritmo de 24 horas.
Cómo los relojes circadianos garantizan el mantenimiento de la funcionalidad óptima de los músculos y la piel
Descubiertos en la década de 1970, los relojes circadianos son esenciales para regular el tiempo biológico en la mayoría de las células del cuerpo humano. Estos mecanismos internos adaptan los procesos biológicos a un ciclo de 24 horas y permiten sincronizar las funciones celulares con las fluctuaciones diarias del entorno. Los ritmos circadianos, coordinados por un reloj central en el cerebro que se comunica con relojes en diversos tejidos periféricos, influyen en muchas funciones, desde nuestros patrones de sueño hasta nuestra capacidad para aprovechar los alimentos.
Un equipo liderado por el Dr. Salvador Aznar Benitah, investigador ICREA en el IRB Barcelona, y la Dra. Pura Muñoz-Cánoves, investigadora ICREA en la Facultad de Medicina y Ciencias de la Vida de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), ha descrito cómo la sincronización entre el reloj central y los relojes periféricos en músculos y piel juega un papel clave para asegurar el correcto funcionamiento de estos tejidos, así como para prevenir procesos degenerativos asociados al envejecimiento. Los resultados de este trabajo se han publicado en dos artículos en revistas de alto nivel. Así, el estudio sobre la sincronización entre el reloj central y el periférico aparece en Science, mientras que el trabajo sobre la coordinación entre el reloj central y el reloj periférico de la piel se publicó en Cell Stem Cell. Ambos estudios ponen de relieve los mecanismos comunes que subrayan la importancia de esta coordinación para mantener la funcionalidad óptima de los músculos y la piel.
El trabajo también describe el notable grado de autonomía de los relojes periféricos, que pueden mantener ciclos de 24 horas y controlar alrededor del 15% de las funciones circadianas en ausencia del reloj central. El estudio pone de relieve que se requiere una interacción mínima entre sólo dos relojes tisulares (uno central y otro periférico) para mantener la función óptima de tejidos como el músculo y la piel y evitar su deterioro y envejecimiento. El siguiente paso es identificar los factores de señalización que intervienen en esta interacción con vistas a posibles aplicaciones terapéuticas.
Desarrollo de terapias contra el envejecimiento muscular y mejora del rendimiento físico en la vejez
El estudio sobre la comunicación cerebro-músculo publicado en la revista Science confirma que la coordinación entre los relojes central y periférico es fundamental para mantener la función muscular diaria y prevenir el envejecimiento prematuro de estos tejidos. Restablecer el ritmo circadiano reduce la pérdida de masa y fuerza muscular y mejora así la función motora deteriorada en modelos experimentales de ratón.
Los resultados de la investigación también han demostrado que la alimentación restringida en el tiempo (TRF), que consiste en comer sólo durante la fase activa del día, puede sustituir parcialmente al reloj central y mejorar la autonomía del reloj muscular. Y lo que es más importante, este restablecimiento del ritmo circadiano mediante la TRF puede frenar el desgaste muscular, el deterioro de las funciones metabólicas y motoras y la pérdida de fuerza muscular en ratones envejecidos.
Estos hallazgos tienen importantes implicaciones para el desarrollo de terapias contra el envejecimiento muscular y la mejora del rendimiento físico en la vejez. El Dr. Arun Kumar y Mireia Vaca Dempere, ambos de la UPF, son los primeros autores de este estudio, al que también han contribuido el Dr. Eusebio Perdiguero y Antonio Serrano, antes en la UPF y ahora en Altos Labs.
En el estudio publicado en Cell Stem Cell, el equipo demostró que el reloj circadiano de la piel desempeña un papel central en la coordinación de la fisiología diaria de este tejido. Al integrar y a veces modificar las señales cerebrales, esta coordinación garantiza el buen funcionamiento de la piel.
Un descubrimiento sorprendente fue que, en ausencia del reloj periférico, el reloj corporal central mantiene el ritmo circadiano de la piel, pero funciona de forma opuesta a la normal (es decir, con un horario opuesto). Por ejemplo, los investigadores descubrieron que si la replicación del ADN estuviera controlada únicamente por el reloj central, se produciría durante el día, cuando la piel está expuesta a la luz ultravioleta, lo que aumentaría el riesgo de acumulación de mutaciones. Este fenómeno subraya la importancia del reloj periférico, que no sólo recibe señales del reloj central -que coordina los ritmos de todo el organismo-, sino que también adapta estas señales a las necesidades específicas del tejido en el que se encuentran (en el caso de las células madre de la piel, la replicación del ADN alcanza su punto máximo cuando se exponen a la luz ultravioleta durante el día).
