Due articoli di ricerca complementari dimostrano che gli orologi circadiani centrali e periferici coordinano l’attività quotidiana di pelle e muscoli. Il coordinamento tra i due orologi (centrale e periferico) garantisce il 50% delle funzioni circadiane dei tessuti, compresi processi vitali come il ciclo cellulare, la riparazione del DNA, l’attività mitocondriale e il metabolismo. La sincronizzazione tra gli orologi centrali e periferici del cervello previene l’invecchiamento muscolare precoce e migliora la funzione muscolare, suggerendo nuove strategie per combattere il declino legato all’età modulando il ritmo delle 24 ore.
Come gli orologi circadiani assicurano il mantenimento di una funzionalità muscolare e cutanea ottimale
Scoperti negli anni ’70, gli orologi circadiani sono essenziali per regolare il tempo biologico nella maggior parte delle cellule del corpo umano. Questi meccanismi interni adattano i processi biologici a un ciclo di 24 ore e consentono di sincronizzare le funzioni cellulari con le fluttuazioni giornaliere dell’ambiente. I ritmi circadiani, coordinati da un orologio centrale nel cervello che comunica con gli orologi di vari tessuti periferici, influenzano molte funzioni, dai modelli di sonno alla capacità di utilizzare il cibo.
Un team guidato dal dottor Salvador Aznar Benitah, ricercatore dell’ICREA presso l’IRB di Barcellona, e dalla dottoressa Pura Muñoz-Cánoves, ricercatrice dell’ICREA presso la Facoltà di Medicina e Scienze della Vita dell’Università Pompeu Fabra (UPF), ha descritto come la sincronizzazione tra l’orologio centrale e gli orologi periferici nei muscoli e nella pelle svolga un ruolo chiave nell’assicurare il corretto funzionamento di questi tessuti, oltre che nel prevenire i processi degenerativi associati all’invecchiamento. I risultati di questo lavoro sono stati pubblicati in due articoli su riviste di alto livello. Così, lo studio sulla sincronizzazione tra l’orologio centrale e quello periferico è apparso su Science, mentre il lavoro sulla coordinazione tra l’orologio centrale e quello periferico della pelle è stato pubblicato su Cell Stem Cell. Entrambi gli studi evidenziano i meccanismi comuni che sottolineano l’importanza di questa coordinazione nel mantenimento di una funzionalità muscolare e cutanea ottimale.
Il lavoro descrive anche il notevole grado di autonomia degli orologi periferici, che possono mantenere cicli di 24 ore e controllare circa il 15% delle funzioni circadiane in assenza dell’orologio centrale. Lo studio evidenzia che è necessaria un’interazione minima tra due soli orologi tissutali (uno centrale e uno periferico) per mantenere la funzione ottimale di tessuti come il muscolo e la pelle e prevenirne il deterioramento e l’invecchiamento. Il prossimo passo sarà quello di identificare i fattori di segnalazione coinvolti in questa interazione, in vista di potenziali applicazioni terapeutiche.
Sviluppare terapie per l’invecchiamento muscolare e migliorare le prestazioni fisiche in età avanzata
Lo studio sulla comunicazione cervello-muscolo pubblicato sulla rivista Science conferma che il coordinamento tra l’ orologio centrale e quello periferico è fondamentale per mantenere la funzione muscolare quotidiana e prevenire l’invecchiamento precoce di questi tessuti. Il ripristino del ritmo circadiano riduce la perdita di massa e forza muscolare e migliora la funzione motoria deteriorata in modelli sperimentali di topi.
I risultati della ricerca hanno anche dimostrato che l’alimentazione limitata nel tempo (TRF), che prevede di mangiare solo durante la fase attiva della giornata, può sostituire parzialmente l’orologio centrale e migliorare l’autonomia dell’orologio muscolare. Ancora più importante, il ripristino del ritmo circadiano attraverso la TRF può frenare il deperimento muscolare, il deterioramento delle funzioni metaboliche e motorie e la perdita di forza muscolare nei topi anziani.
Questi risultati hanno implicazioni significative per lo sviluppo di terapie contro l’invecchiamento muscolare e il miglioramento delle prestazioni fisiche in età avanzata. I dottori Arun Kumar e Mireia Vaca Dempere, entrambi dell’UPF, sono i primi autori di questo studio, al quale hanno contribuito anche i dottori Eusebio Perdiguero e Antonio Serrano, precedentemente all’UPF e ora agli Altos Labs.
Nello studio pubblicato su Cell Stem Cell, il team ha dimostrato che l ‘orologio circadiano della pelle svolge un ruolo centrale nel coordinare la fisiologia quotidiana di questo tessuto. Integrando e talvolta modificando i segnali cerebrali, questo coordinamento assicura il corretto funzionamento della pelle.
Una scoperta sorprendente è stata che, in assenza dell’orologio periferico, l’ orologio centrale del corpo mantiene il ritmo circadiano della pelle, ma funziona in modo opposto al normale (cioè secondo un calendario opposto). Ad esempio, i ricercatori hanno scoperto che se la replicazione del DNA fosse controllata solo dall’orologio centrale, avverrebbe durante il giorno quando la pelle è esposta alla luce ultravioletta, il che aumenterebbe il rischio di accumulo di mutazioni. Questo fenomeno sottolinea l’importanza dell’orologio periferico, che non solo riceve segnali dall’orologio centrale – che coordina i ritmi dell’intero organismo – ma adatta anche questi segnali alle esigenze specifiche del tessuto in cui si trovano (nel caso delle cellule staminali della pelle, la replicazione del DNA raggiunge il picco quando sono esposte alla luce ultravioletta durante il giorno).
