Un equipo de investigadores descubrió 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 esos tejidos, así como para prevenir procesos degenerativos propios del envejecimiento.
Descubiertos en la década del ‘70 del siglo pasado, 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.
La sincronización entre el reloj circadiano central y el de los tejidos previene el envejecimiento
El equipo que descubrió estos avances fue liderado por el investigador Salvador Aznar, del Instituto de Investigación Biomédica (IRB) Barcelona, y la investigadora en el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) Pura Muñoz Cánoves.
Los resultados del estudio se publicaron en dos artículos en revistas: la investigación sobre la sincronización entre el reloj central y el reloj periférico del músculo en Science, mientras que el estudio de la coordinación entre el reloj central y el reloj periférico de la piel 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”, explicó Aznar.
“Nuestro estudio revela que se necesita una interacción mínima de tan sólo 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”, indicó Muñoz Cánoves.
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 mostraron también que la alimentación restringida en el tiempo (‘Time-restricted feeding’ o TRF), que implica comer sólo 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 demostró 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 sólo 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 sólo 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).
