La sincronización entre el reloj circadiano central y los relojes de tejidos previene el envejecimiento, según estudio

El equipo ha sido liderado por el investigador ICREA Salvador Aznar del Instituto de Investigación Biomédica (IRB) Barcelona y la investigadora ICREA en el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) Pura Muñoz-Cánoves.

Descubiertos en los años setenta, los relojes circadianos son fundamentales para la regulación del tiempo biológico en la mayoría de las células del cuerpo humano. Estos mecanismos internos ajustan los procesos biológicos a un ciclo de 24 horas, permitiendo la sincronización de las funciones celulares con las variaciones diarias del entorno. Los ritmos circadianos, que están coordinados por un reloj central en el cerebro que se comunica con los relojes de los distintos tejidos periféricos, influyen en muchas funciones, desde los patrones de sueño hasta la capacidad para metabolizar los alimentos.

Los resultados del estudio han sido publicados en dos artículos en revistas: la investigación sobre la sincronización entre el reloj central y el reloj periférico del músculo se ha publicado en `Science`, mientras que el estudio de la coordinación entre el reloj central y el reloj periférico de la piel se ha publicado en `Cell Stem Cell`. Ambos trabajos revelan mecanismos comunes que subrayan la importancia de esta coordinación para mantener la funcionalidad óptima de los músculos y la piel.

El estudio también detalla el notable grado de autonomía de los relojes periféricos, que son capaces de mantener ciclos de 24 horas y de gestionar aproximadamente un 15 por ciento de las funciones circadianas, en ausencia del reloj central. "Es fascinante ver cómo la sincronización entre los relojes circadianos cerebrales y periféricos desempeña un papel fundamental en la salud de la piel y el músculo, a la vez que los relojes periféricos por sí solos son autónomos para llevar a cabo las funciones más básicas del tejido", ha explicado Aznar, que co-lideró estos estudios como jefe del laboratorio de Células Madre y Cáncer del IRB Barcelona.

"Nuestro estudio revela que se necesita una interacción mínima de tan solo dos relojes tisulares (uno central y otro periférico) para mantener el funcionamiento óptimo de tejidos como el músculo y la piel, y evitar su deterioro y envejecimiento. Ahora, el siguiente paso es identificar los factores de señalización implicados en esta interacción, pensando en aplicaciones terapéuticas", ha indicado Muñoz-Cánoves, investigadora en la UPF, y actualmente investigadora en Altos Labs (San Diego, EEUU).

COORDINACIÓN CON EL RELOJ PERIFÉRICO MUSCULAR

El estudio publicado en `Science` se centró en la comunicación entre el cerebro y el músculo, y confirma que la coordinación entre los relojes cerebrales y periféricos es crucial para mantener la función muscular diaria y prevenir el envejecimiento prematuro del músculo.

La restauración del ritmo circadiano reduce la pérdida de masa muscular y de fuerza, mejorando las funciones motoras deterioradas en modelos de estudio en ratones. Los resultados de estudio han mostrado también que la alimentación restringida en el tiempo (`Time-restricted feeding` o TRF), que implica comer solo durante la fase activa del día, puede reemplazar parcialmente el reloj central y mejorar la autonomía del reloj muscular. Esta restauración del ritmo circadiano a través de TRF es capaz de mitigar la pérdida muscular, el deterioro de las funciones metabólicas y motoras y la disminución de la fuerza muscular en ratones viejos.

Estos hallazgos tienen implicaciones importantes para el desarrollo de terapias contra el envejecimiento muscular y la mejora del rendimiento físico en la edad avanzada.

EL RELOJ PERIFÉRICO DE LA PIEL INTEGRA Y MODULA LAS SEÑALES CEREBRALES

En el estudio publicado en `Cell Stem Cell`, el equipo ha demostrado que el reloj circadiano de la piel es clave en la coordinación de la fisiología diaria del tejido. Mediante la integración de las señales del cerebro y, en ocasiones, modificándolas, garantiza el correcto funcionamiento de la piel.

En ausencia del reloj periférico, el reloj central del cuerpo mantiene el ritmo circadiano en la piel, pero opera de manera contraria a lo habitual (es decir, en un horario opuesto). Por ejemplo, se observó que la replicación del ADN, si solo estuviese controlada por el reloj central ocurriría durante el día, a la hora a la que la piel estaría expuesta a la luz ultravioleta, lo cual incrementaría el riesgo de acumular más mutaciones.

Este fenómeno destaca la importancia del reloj periférico, que no solo recibe señales del reloj central -que coordina los ritmos de todo el organismo- sino que además adapta estas señales a las necesidades específicas del tejido en el que reside (en el caso de las células madre de la piel, la división del ADN una vez que han pasado las horas del día en la que la exposición a la luz ultravioleta es máxima).