Un equipo liderado por Salvador Aznar Benitah, investigador ICREA del IRB Barcelona y Pura Muñoz-Cánoves, investigadora ICREA en el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), ha descubierto cómo la sincronización entre el reloj circadiano cerebral y los relojes periféricos en el músculo y la piel, es esencial para el funcionamiento adecuado de estos tejidos, así como para prevenir procesos degenerativos propios del envejecimiento.

Los resultados del estudio han sido publicados en dos artículos en revistas de alto impacto: 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 % 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.», explica Aznar Benitah, 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», indica Muñoz-Cánoves, investigadora en la UPF, y actualmente investigadora en Altos Labs (San Diego, EEUU).

La coordinación con el reloj periférico muscular mantiene la función muscular y previene el envejecimiento prematuro

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 del 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. Lo que aún es más relevante, 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. Arun Kumar y Mireia Vaca Dempere, ambos de la UPF, son los primeros autores de este estudio, al que también han contribuido Eusebio Perdiguero y Antonio Serrano, anteriormente en la UPF y ahora en Altos Labs.

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.

Un hallazgo sorprendente fue que, 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 la 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).

Thomas Mortimer, investigador postdoctoral del IRB Barcelona y Patrick-Simon Welz del Hospital del Mar Research Institute han liderado este proyecto junto a Aznar Benitah y Muñoz-Cánoves.

Los resultados de ambos estudios son fruto de una colaboración internacional, con investigadores de la University of California y la University of Texas Health en San Antonio (ambas en Estados Unidos), la University of Lübeck en Alemania, el Karolinska Institute en Suecia, la Humanitas University en Italia y Altos Labs San Diego Institute of Science en Estados Unidos.

El proyecto ha obtenido financiación del European Research Council, el programa H2020 de la Unión Europea, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Generalitat de Catalunya, la Fundación Lilliane Bettencourt, la Fundación «la Caixa», la Fundación la Marató de TV3, la Fundación BBVA y la Fundación Novo Nordisk.

03 mayo 2024|Fuente: UPF |Tomado de |Noticia

Realizar de cinco a seis comidas diarias de forma regular se relaciona con un menor índice de masa corporal (IMC). Así lo destaca un estudio publicado en la revista American Journal of Clinical Nutrition que han dirigido Trinitat Cambras, catedrática de Fisiología, y Maria Izquierdo, catedrática de Nutrición y Bromatología, ambas de la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación de la Universidad de Barcelona (UB).

La primera firmante del estudio es María Fernanda Zerón, investigadora posdoctoral del Campus de la Alimentación de la UB en Torribera (Santa Coloma de Gramenet). La investigación también demuestra que una mayor frecuencia de las comidas se relaciona con un mejor funcionamiento del reloj circadiano y que, por tanto, podría tenerse en cuenta en las recomendaciones nutricionales, tanto para la prevención de la obesidad como de las alteraciones del sistema circadiano.

En los últimos años se ha demostrado que la hora de la comida es un sincronizador importante para nuestro reloj interno o reloj circadiano. Un sincronizador es una variable externa que es rítmica y que tiene la capacidad de indicar la hora al reloj circadiano. Así, las horas de las comidas modifican el reloj molecular de distintos tejidos, indicando si es de día o de noche. «De esta forma, explica María Fernanda Zerón, el hígado, el páncreas e incluso el tejido adiposo se preparan para gestionar los nutrientes de la dieta durante el día, lo cual ayudará a mantener el equilibrio de energía y nutrientes en el cuerpo».

El nuevo trabajo amplía resultados previos en esta línea, sugiriendo que no solo el horario de las comidas, sino también su frecuencia y regularidad influyen en el funcionamiento de nuestro reloj interno y, por tanto, en la salud de las personas. Para llegar a este resultado, los investigadores analizaron la dieta, los horarios de sueño y comidas, la temperatura corporal y el IMC de 260 personas de entre veinte y treinta años. Los resultados muestran que cuanto mayor es la frecuencia de las comidas, menor es el índice de masa corporal. ¿Significa eso que se debe de comer a cada rato? «No, contesta Trinitat Cambras; de hecho, los resultados señalan que esas cinco o seis comidas al día deberían hacerse cada tres o cuatro horas y dentro de un intervalo de tiempo diurno menor de catorce horas».

Los investigadores también han observado que a medida que aumenta la frecuencia de comidas por día, el consumo de calorías durante la noche es menor. «Tanto cenar tarde o demasiado como saltarse el desayuno se han relacionado con el aumento de la prevalencia de enfermedades metabólicas como la obesidad y la diabetes de tipo 2. A medida que se acerca la noche, nuestro cuerpo se prepara para dormir y no comer, o sea, para ayunar», destaca María Izquierdo.

La frecuencia de las comidas y la salud del reloj circadiano

El estudio también ha analizado la relación entre la frecuencia de las comidas y la salud del reloj interno. Para ello, se tomó como referencia el patrón diario de temperatura periférica, un marcador del ritmo del reloj circadiano. En esta línea, los resultados revelaron que el patrón diario de temperatura periférica era más robusto en aquellos individuos que hacían de cinco a seis comidas al día. Ello significa un mayor contraste de temperatura entre el día y la noche, lo que indica un ritmo circadiano más pronunciado, es decir, más saludable.

Además, el hecho de hacer de cinco a seis comidas diarias se asoció con una ligera subida de temperatura al mediodía, lo cual es también una característica del ritmo circadiano en estado de salud. «En conjunto, todos estos resultados sugieren que la frecuencia de las comidas también podría jugar un papel importante como sincronizador de nuestro reloj interno. Sin embargo, aún hacen falta más estudios para confirmar estos hallazgos», concluye María Izquierdo.

abril 20/2021 (Dicyt)

Referencia:

Zerón-Rugerio M. F., Díez-Noguera A., Izquierdo-Pulido M., Cambras T.: Higher eating frequency is associated with lower adiposity and robust circadian rhythms: a cross-sectional study, The American Journal of Clinical Nutrition, Volume 113, Issue 1, January 2021, Pages 17–27, https://doi.org/10.1093/ajcn/nqaa282

Si se tiene en cuenta que la regulación de las propiedades eléctricas de las “neuronas reloj” y el neurotransmisor estudiado, PDF, se conservan evolutivamente entre vertebrados e invertebrados, el hallazgo estaría arrojando luz sobre un aspecto del funcionamiento del reloj biológico en humanos, dijo la doctora en Biología Fernanda Ceriani, directora del estudio, investigadora del  Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y jefa del Laboratorio de Genética del Comportamiento de la Fundación Instituto Leloir (FIL).

 “Es probable que el mecanismo que describimos sea importante en los núcleos supra quiasmáticos del hipotálamo, el marcapasos central en mamíferos. Estudios futuros tendrán que confirmarlo”, añadió.

El trabajo parte de la premisa de que la actividad eléctrica de las neuronas es fundamental para que funcionen los circuitos reloj del cerebro. “Los canales iónicos son una familia de proteínas que permiten la transmisión de información en forma de impulsos eléctricos, por eso nuestros experimentos se focalizaron en identificar canales iónicos importantes para el reloj circadiano”, señaló Nara Muraro, también líder del avance y jefa del laboratorio de Neurobiología del Sueño en el Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires (IBioBA), dependiente del CONICET y Partner de la Sociedad Max Planck de Alemania.

Y agregó: “Tuvimos la suerte de encontrar varios canales iónicos, nuestro trabajo describe en detalle a uno de ellos, pero tenemos mucho trabajo por delante para comprender qué características fisiológicas regula cada uno, y cómo interactúan entre sí”.

El estudio, publicado en la revista The Journal of Neuroscience, se centró en las neuronas laterales ventrales (LNvs), un grupo de “neuronas reloj” esenciales para el correcto funcionamiento del reloj biológico. En las moscas Drosophila su actividad regula, entre muchos aspectos, la actividad locomotora y el sueño.

Mediante el empleo de técnicas de electrofisiología y microscopia, Ceriani, Muraro, Florencia Fernández-Chiappe y Lía Frenkel lograron determinar que un patrón de actividad eléctrica de alta frecuencia característico, mediado por un canal iónico dependiente de voltaje (llamado “Ih” y formado por proteínas situadas en las membranas de las neuronas reloj), controla la liberación y transporte del neuropéptido PDF en las LNvs.

“Comprobamos que el canal iónico Ih es esencial para el funcionamiento general del circuito circadiano y la regulación del sueño. Al impedir su actividad mediante el empleo de técnicas de laboratorio, comprobamos que el transporte y la liberación de PDF quedan bloqueados. Y PDF es fundamental para que las moscas Drosophila se ‘despierten’ o no se ‘duerman’, explicó Fernández-Chiappe, becaria doctoral del CONICET en el IBioBA y una de las dos primeras autoras del estudio, junto con Frenkel.

El estudio del reloj biológico cobra relevancia porque marca mucho más que los momentos de máxima alerta o la hora de irse a dormir: también regula el sistema inmune, la digestión, la temperatura corporal, la presión arterial, el funcionamiento de los riñones, la frecuencia cardíaca y los ritmos de ovulación cada 28 días. Además, la literatura científica acumula evidencia sobre la relación entre la disfunción del reloj biológico y la susceptibilidad al desarrollo de ciertos tipos de cáncer, enfermedades cardíacas, diabetes tipo 2, infecciones y obesidad.

“La disminución en la cantidad del canal iónico lh en la membrana de unas pocas neuronas-reloj afecta el funcionamiento de todo reloj circadiano”, indicó Frenkel, también científica del CONICET en el Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología traslacional (iB3) en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (UBA).

“Los resultados de nuestro trabajo también aportan información para entender la génesis del sueño y las patologías asociadas”, subrayó Frenkel. Y continuó: “En estos tiempos que estamos atravesando, los deUsórdenes del sueño imponen un desafío serio a nuestra salud. Nuestro trabajo aborda este campo del conocimiento y abre nuevos cuestionamientos que nos permitirán comprender en mayor profundidad cómo es que se regula casi un tercio de nuestra vida, que es el tiempo que pasamos durmiendo”.

Del estudio también participaron Carina Colque, que realizó su tesis de licenciatura en contexto de este proyecto en FIL, y Ana Ricciuti, Bryan Hahm y Karina Cerredo, del IBioBA-CONICET y partner de la Sociedad Max Planck de Alemania.

marzo 11/2021 (Dicyt)

Referencia:

Fernandez-Chiappe F., Frenkel L., Colque CC, Ricciuti A., Hahm B, Cerredo K., Muraro NI, Ceriani MF: High-Frequency Neuronal Bursting is Essential for Circadian and Sleep Behaviors in Drosophila. Journal of Neuroscience 27 January 2021, 41 (4) 689-710; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2322-20.2020

En concreto, el estudio, publicado en la revista Scientific Reports, sugiere que si los antiinflamatorios se toman ya sea en la tarde o en la noche, durante las fases de descanso del ritmo circadiano, su efecto sobre la curación y la reparación ósea después de la cirugía puede disminuir ‘severamente‘. Esto se debe a que estos son los períodos en los que las células conocidas como osteoblastos están reconstruyendo el hueso.

Aunque investigaciones anteriores han demostrado que los genes del reloj circadiano juegan un papel en enfermedades como el cáncer, el alzhéimer, la artritis y el párkinson, este es el primer estudio que analiza el efecto del ritmo circadiano en cualquier tipo de cirugía o lesión.

La inflamación después de la cirugía es crucial para la curación, ya que parte del proceso implica tanto la destrucción de cualquier bacteria que pueda estar en el área, como la señalización para atraer las células que reconstruirán los tejidos. Pero el proceso no es constante. Hay períodos de inflamación que son realmente muy destructivos, y hay períodos que son constructivos e importantes para la curación, explica uno de los autores, Faleh Tamimi.

El componente destructivo del ritmo circadiano en lo que se refiere a la curación de los huesos se produce durante el día, cuando los osteoclastos descomponen los huesos. ‘Al limitar el uso de antiinflamatorios a las mañanas y dar analgésicos por la noche para el dolor, pensé que podríamos obtener mejores resultados en cuanto a la curación de los huesos que si se dieran antiinflamatorios durante el día‘, reflexiona el investigador.

Los investigadores compararon el dolor y la curación de los huesos en dos grupos diferentes de ratones con fractura de tibia. A un grupo se le administraron dosis constantes de antiinflamatorios durante un período de veinticuatro horas, mientras que a los otros, solo por la mañana (durante las fases activas del ritmo circadiano) y analgésicos por la noche.

Así, descubrieron que el segundo grupo se recuperó del dolor de la lesión y recuperó la fuerza de los huesos más rápidamente y de forma más completa. Sorprendentemente, también notaron diferencias entre los grupos en la expresión de más de 500 genes relacionados específicamente con los procesos de curación ósea. ‘Es casi como si los antiinflamatorios fueran dos medicamentos diferentes por la mañana y por la tarde. Si das antiinflamatorios por la mañana estás trabajando a favor del ritmo del cuerpo y cuando los das por la noche, en contra de él, así que interrumpes la curación‘, ha apostillado Tamimi.

Como siguiente paso en su investigación, están recopilando datos preliminares de un ensayo clínico que monitoriza el dolor y la curación relacionados con la extracción de las muelas del juicio, utilizando dos tratamientos farmacológicos diferentes: uno que implica el uso exclusivo de antiinflamatorios y el otro que administra medicamentos antiinflamatorios solo por la mañana y al mediodía, y analgésicos por la tarde y por la noche. Los resultados preliminares son prometedores, según los investigadores

enero 31/2020 (Europa Press) – Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A

Un estudio realizado por investigadores de las universidades de Murcia, Harvard y Tufts ha llegado a la conclusión de que lo que determina la pérdida de peso no es solo qué se come, sino también cuándo se come.

«Nuestros resultados indican que aquellos individuos que comen tarde la comida principal del mediodía –después de las 3 de la tarde– muestran una pérdida de peso significativamente menor que los que comen temprano –antes de las 3–», explica Marta Garaulet, catedrática de Fisiología de la Universidad de Murcia y autora principal de este estudio.

Frank Scheer, neurocientífico la Harvard Medical School y autor senior del estudio, destaca que las futuras estrategias terapéuticas de adelgazamiento deberán tener en cuenta el momento de la comida y no solo el consumo de calorías y de macronutrientes, como se ha venido haciendo hasta ahora.

Para llevar a cabo la investigación, los investigadores siguieron a 420 individuos con sobrepeso que, durante 20 semanas, estuvieron sometidos a un tratamiento de pérdida de peso basado en la dieta mediterránea. Se les dividió en dos grupos: los que comían temprano al mediodía y los que lo hacían tarde. El resultado fue que los miembros del grupo tardío perdieron menos peso.

Factores como la ingesta y el gasto de energía, las hormonas del apetito y la duración del sueño fueron similares en ambos grupos. Los comedores tardíos, eso sí, resultaron ser más nocturnos y presentaron con más frecuencia una variante génica en el gen Clock, que codifica una proteína implicada en el reloj circadiano que marca los horarios de nuestro organismo.
noviembre 13/2013 (JANO.es)