MADRID, 3. Mai. (EUROPA PRESS) –
Ein Forscherteam hat herausgefunden, dass die Synchronisation zwischen der zirkadianen Uhr des Gehirns und den peripheren Uhren in Muskeln und Haut für die ordnungsgemäße Funktion dieser Gewebe sowie für die Vorbeugung degenerativer Prozesse, die für das Alter typisch sind, von wesentlicher Bedeutung ist.
Das Team wurde vom ICREA-Forscher Salvador Aznar vom Instituto de Investigación Biomédica (IRB) Barcelona und dem ICREA-Forscher Pura Muñoz-Cánoves in der Abteilung für Medizin und Biowissenschaften der Universidad Pompeu Fabra (UPF) geleitet.
In den 1970er Jahren entdeckt, sind zirkadiane Uhren für die Regulierung der biologischen Zeit in den meisten Zellen des menschlichen Körpers unerlässlich. Diese internen Mechanismen passen biologische Prozesse an einen 24-Stunden-Zyklus an und ermöglichen so die Synchronisierung zellulärer Funktionen mit täglichen Schwankungen in der Umgebung. Zirkadiane Rhythmen, die von einer zentralen Uhr im Gehirn koordiniert werden, die mit Uhren in verschiedenen peripheren Geweben kommuniziert, beeinflussen viele Funktionen, vom Schlafmuster bis zur Fähigkeit, Nahrung zu verstoffwechseln.
Die Ergebnisse der Studie wurden in zwei Zeitschriftenartikeln veröffentlicht: Die Forschung zur Synchronisation zwischen der zentralen Uhr und der peripheren Uhr des Muskels wurde in „Science“ veröffentlicht, während die Studie zur Koordination zwischen der zentralen Uhr und der peripheren Uhr veröffentlicht wurde Uhr periphere Haut wurde in „Cell Stem Cell“ veröffentlicht. Beide Arbeiten offenbaren gemeinsame Mechanismen, die die Bedeutung dieser Koordination für die Aufrechterhaltung einer optimalen Funktionalität von Muskeln und Haut unterstreichen.
Die Studie beschreibt auch den bemerkenswerten Grad an Autonomie peripherer Uhren, die in der Lage sind, 24-Stunden-Zyklen aufrechtzuerhalten und etwa 15 Prozent der zirkadianen Funktionen ohne die zentrale Uhr zu verwalten. „Es ist faszinierend zu sehen, wie die Synchronisation zwischen Gehirn und peripheren zirkadianen Uhren eine entscheidende Rolle für die Gesundheit von Haut und Muskeln spielt, während periphere Uhren allein die grundlegendsten Gewebefunktionen autonom ausführen“, erklärt Aznar, der diese Studien mitgeleitet hat Leiter des Stammzellen- und Krebslabors am IRB Barcelona.
„Unsere Studie zeigt, dass eine minimale Interaktion von nur zwei Gewebeuhren (einer zentralen und einer peripheren) erforderlich ist, um die optimale Funktion von Geweben wie Muskeln und Haut aufrechtzuerhalten und deren Verschlechterung und Alterung zu verhindern. Der nächste Schritt besteht nun darin, die Signalübertragung zu identifizieren.“ Faktoren, die an dieser Interaktion beteiligt sind, und denken über therapeutische Anwendungen nach“, sagte Muñoz-Cánoves, Forscher am UPF und derzeit Forscher bei Altos Labs (San Diego, USA).
Die in „Science“ veröffentlichte Studie konzentrierte sich auf die Kommunikation zwischen Gehirn und Muskel und bestätigt, dass die Koordination zwischen Gehirn und peripheren Uhren entscheidend für die Aufrechterhaltung der täglichen Muskelfunktion und die Verhinderung vorzeitiger Muskelalterung ist.
Die Wiederherstellung des zirkadianen Rhythmus verringert den Verlust von Muskelmasse und -kraft und verbessert beeinträchtigte motorische Funktionen in Mausstudienmodellen. Studienergebnisse haben auch gezeigt, dass zeitbegrenztes Füttern (Time-Restricted Füttern, TRF), bei dem nur während der aktiven Phase des Tages gegessen wird, die zentrale Uhr teilweise ersetzen und die Autonomie der Muskeluhr verbessern kann. Diese Wiederherstellung des zirkadianen Rhythmus durch TRF ist in der Lage, den Muskelverlust, die Verschlechterung der Stoffwechsel- und Motorfunktionen sowie die verminderte Muskelkraft bei alten Mäusen zu mildern.
Diese Erkenntnisse haben wichtige Implikationen für die Entwicklung von Therapien gegen Muskelalterung und die Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit im Alter.
In der in „Cell Stem Cell“ veröffentlichten Studie hat das Team gezeigt, dass die zirkadiane Uhr der Haut eine Schlüsselrolle bei der Koordination der täglichen Physiologie des Gewebes spielt. Durch die Integration und teilweise Modifikation von Gehirnsignalen sorgt es für die korrekte Funktion der Haut.
Fehlt die periphere Uhr, hält die zentrale Uhr des Körpers den zirkadianen Rhythmus in der Haut aufrecht, arbeitet jedoch gegen den Uhrzeigersinn (d. h. nach einem entgegengesetzten Zeitplan). Beispielsweise wurde beobachtet, dass die DNA-Replikation, wenn sie nur von der zentralen Uhr gesteuert würde, tagsüber stattfinden würde, zu der Zeit, zu der die Haut ultraviolettem Licht ausgesetzt wäre, was das Risiko der Anhäufung weiterer Mutationen erhöhen würde.
Dieses Phänomen unterstreicht die Bedeutung der peripheren Uhr, die nicht nur Signale von der zentralen Uhr empfängt – die den Rhythmus des gesamten Organismus koordiniert –, sondern diese Signale auch an die spezifischen Bedürfnisse des Gewebes anpasst, in dem sie sich befindet (im Fall von Zellen Mutter der Haut, die Teilung der DNA, sobald die Stunden des Tages vergangen sind, in denen die Exposition gegenüber ultraviolettem Licht maximal ist).
