Los nuevos descubrimientos sobre la maquinaria del reloj circadiano en los precursores de las células grasas pueden explicar por qué los trabajadores por turnos son propensos a las enfermedades metabólicas. como la diabetes, encuentra un estudio de Stanford.

Un reloj circadiano está incrustado en las células madre que dan lugar a la grasa y juega un papel decisivo en determinar cuándo maduran las células. según un nuevo estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.

El estudio, que se publicó en línea el 28 de noviembre en Informes de celda , muestra que las células precursoras de adipocitos, como se llaman estas células madre, tienen un reloj circadiano que funciona de manera diferente al tipo que se encuentra en la mayoría de las otras células del cuerpo. La perturbación del reloj cambia el ritmo al que las células se convierten en adipocitos maduros, o células grasas. Los descubrimientos podrían ayudar a explicar por qué los trabajadores del turno de noche corren el riesgo de contraer enfermedades metabólicas. como la diabetes.

"Antes de este estudio, sabíamos que podíamos alterar el reloj circadiano de alguien y cambiar su metabolismo, pero cómo sucedió eso a nivel celular y molecular fue muy misterioso, "dijo Brian Feldman, MARYLAND, Doctor, autor principal del estudio y profesor asistente de pediatría en Stanford. Becario postdoctoral Abhishek Aggarwal, Doctor, y asistente de investigación Maria José Costa PhD, compartir la autoría principal.

Investigaciones anteriores habían demostrado que las células grasas maduras tienen un reloj circadiano, pero no se sabía si existía un reloj en sus células madre. El papel del reloj para ayudar a las células a decidir cuándo madurar fue una sorpresa para los investigadores.

Una proteína específica, un engranaje en el funcionamiento del reloj, impulsa el proceso de diferenciación de las células, El equipo de Feldman lo encontró. "Creemos que este mecanismo le impide producir adipocitos cuando no los necesita, " él dijo.

Integración de señales hormonales

Se sabe que varias señales hormonales que influyen en la maduración de la grasa aumentan y disminuyen en patrones a lo largo del día. Glucocorticoides, como la hormona del estrés cortisol, son típicamente más altos justo antes de despertar. La insulina aumenta en respuesta a las comidas. En un plato de laboratorio Se puede inducir la maduración de las células precursoras de adipocitos mediante la adición de grandes dosis de glucocorticoides o insulina. pero las células no maduran cada vez que el cuerpo experimenta aumentos repentinos de estas hormonas en la vida real.

"Las células no solo toman cualquier señal como 'funciona o no' para diferenciar, ", Dijo Feldman." Incrustar un reloj en la vía de diferenciación integra todas las señales. Todos tienen que estar alineados antes de que las células avancen ".

En la mayoría de los tipos de células, la maquinaria central del reloj circadiano consiste en una familia de proteínas, cuyos niveles oscilan a lo largo del día, codificado por tres genes:Per1, Per2 y Per3.

Para buscar un reloj circadiano en las células precursoras de adipocitos, El equipo de Feldman necesitaba rastrear las células en ratones vivos. Desarrollaron varias cepas de ratones modificados genéticamente para sus experimentos.

Primero, utilizaron ratones cuyas células expresan luciferasa, una proteína fluorescente, siempre que se exprese el gen Per2, que utilizaron para demostrar que las células precursoras de los adipocitos tienen un reloj circadiano; las células exhiben oscilaciones diarias en la expresión de Per2.

Luego, el equipo estudió lo que sucedió durante un día completo con la expresión de los tres genes PER en ratones que se mantuvieron en constante oscuridad. Mantener a los animales en la oscuridad permite a los investigadores separar las funciones intrínsecas del reloj circadiano de las que ocurren en respuesta a los ciclos externos de luz y oscuridad.

Para su sorpresa, los investigadores vieron que Per1, un componente central del reloj circadiano en la mayoría de los tipos de células, no oscila en las células precursoras de adipocitos. Sin embargo, la expresión de los genes Per2 y Per3 oscila en un ritmo diario. Las oscilaciones de Per3 fueron intrigantes porque el gen anteriormente se había considerado sin importancia, ya que los ratones que carecen de Per3 no muestran cambios importantes en sus patrones de sueño-vigilia.

Pero los experimentos de seguimiento del equipo de Feldman demostraron que Per3 juega un papel importante en las células precursoras de adipocitos. Los ratones que carecen del gen Per3 tenían niveles más altos de maduración de células grasas que aquellos con un gen Per3 funcional, y ratones que sobreexpresaron Per3 bloquearon la maduración de las células grasas. La proteína Per3 actúa directamente con otra proteína para regular un gen que se sabe que inicia el proceso de maduración de las células. los investigadores encontraron.

Efectos del trabajo por turnos

Una extensa investigación ha demostrado que los trabajadores de turno tardío, que están despiertos por la noche y dormidos durante el día, tienen un mayor riesgo de diabetes y obesidad. Pero los científicos no han sabido por qué.

"Este trabajo está conectando los puntos de cómo los ritmos biológicos alterados pueden conducir a un trastorno metabólico, ", Dijo Feldman. En los que duermen por la noche, El reloj circadiano de las células precursoras de los adipocitos evita la maduración de demasiadas células grasas. "Pero lo que pasa con los trabajadores por turnos es que esto termina funcionando en tu contra, ", dijo." Si se pierde el ritmo de producción de adipocitos maduros y no se producen adipocitos cuando debería, eso puede ponerlo en mayor riesgo de diabetes en el futuro ".

La investigación futura puede abordar cómo el descubrimiento podría ayudar a prevenir enfermedades metabólicas, Feldman dijo:aunque advirtió que utilizar el nuevo descubrimiento para evitar la maduración de las células grasas no sería necesariamente deseable. La grasa extra de la dieta irá a otros tejidos si no se puede almacenar en las células grasas, y el exceso de grasa en lugares como el hígado o los músculos pueden ser dañinos.

La nueva investigación también arroja luz sobre una pregunta largamente debatida:¿Debemos evitar comer bocadillos por la noche?

"Tengo que decir, Creo que hay algo de verdad en eso ", Dijo Feldman." Creo que el horario de nuestras comidas es un factor que se pasa por alto; nuestros cuerpos funcionan mejor si comemos en períodos definidos durante el día, y no durante períodos en los que se supone que no debemos estar activos ".