La insulina puede influir directamente en el reloj interno del tejido graso

Comer a una hora incorrecta del día altera nuestro ritmo circadiano

06.08.2021 - Alemania

Comer a una hora incorrecta del día altera nuestro ritmo circadiano y aumenta el riesgo de obesidad y diabetes de tipo 2. El equipo dirigido por la doctora Olga Ramich del DIfE, el profesor Achim Kramer y el profesor Andreas F. H. Pfeiffer de la Charité - Universitätsmedizin Berlin ofrece las primeras explicaciones de este fenómeno en un nuevo estudio. Los investigadores han demostrado por primera vez en muestras humanas que la insulina puede influir en el reloj interno del tejido graso.

Registrados de la cabeza a los pies

Nuestro reloj interno controla casi todos los procesos fisiológicos, por ejemplo el metabolismo, la presión arterial y la temperatura corporal. Además del reloj interno central, que se encuentra en el núcleo supraquiasmático del hipotálamo, hay muchos relojes subordinados que se encuentran en cada órgano, tejido y célula del cuerpo. Los ritmos circadianos se basan en una estrecha interacción de los llamados genes del reloj que generan un ritmo de 24 horas a través de bucles de retroalimentación entrelazados. Nuevos estudios demuestran que los horarios de las comidas y la composición de los alimentos pueden modificar los ritmos circadianos de diversos tejidos. Los tejidos metabólicamente activos y sensibles a la insulina, como el hígado y el tejido adiposo, se ven especialmente afectados. Además, los horarios de comida que no están en armonía con el reloj interno aumentan el riesgo de obesidad y de enfermedades metabólicas como el síndrome metabólico y la diabetes de tipo 2. Sin embargo, se sabe poco sobre los mecanismos subyacentes.

La insulina altera la expresión de los genes

Para el estudio actual, el equipo de investigación dirigido por Ramich, Kramer y Pfeiffer investigó la influencia del aumento de los niveles de insulina tras una comida en el ritmo circadiano del tejido adiposo y qué mecanismos moleculares intervienen en él. Para ello, analizaron muestras de tejido adiposo de 17 hombres obesos no diabéticos tomadas antes y cuatro horas después de la llamada pinza hiperinsulinémica-euglucémica. "Este método suele utilizarse para determinar la sensibilidad a la insulina. Pero también era ideal para nuestra pregunta de investigación porque nos permitía estudiar los efectos puros de la insulina en el tejido adiposo humano in vivo", explica Ramich, que dirige el grupo de investigación de Medicina Nutricional Molecular del DIfE. Los científicos aislaron el material genético de las muestras de tejido adiposo y determinaron la actividad de varios genes. En comparación con el grupo de control, que había recibido una solución salina en lugar de insulina, hubo una expresión claramente alterada de los genes del reloj, lo que sugiere una regulación del reloj interno dependiente de la insulina.

Los ritmos circadianos se hacen visibles

Para dilucidar los mecanismos moleculares responsables de esta regulación, los investigadores utilizaron células grasas humanas y animales que habían sido transformadas genéticamente en cultivo o aisladas de un modelo de ratón modificado genéticamente. Se insertó un gen de luciferasa en estas células y se acopló a una sección del gen Per2. Per2 es uno de los genes clave del mecanismo de relojería molecular. Gracias a la luciferasa, las células producen luz en función de la actividad de Per2, lo que permitió a los científicos observar los ritmos circadianos de Per2 en tiempo real durante varios días. "Descubrimos que la insulina provoca un aumento rápido y transitorio de la actividad de Per2, alterando el ritmo general del reloj", explica la doctora Neta Tuvia, que comparte la primera autoría del estudio con la doctora Olga Ramich.

Segmentos genéticos cruciales identificados

Mediante experimentos de biología molecular, los investigadores identificaron las secciones del gen Per2 que son cruciales para el efecto de la insulina. Pieza por pieza, acortaron el promotor -la sección de ADN que controla la expresión de un gen- y descubrieron que la región entre 64 y 43 pares de bases desempeña un papel esencial. "Nuestros resultados muestran por primera vez el modo en que los horarios de comida desfavorables pueden alterar nuestros ritmos circadianos y provocar cambios metabólicos negativos", resume Ramich. "Esto también puede explicar por qué comer por la noche tiene un efecto especialmente desfavorable en el metabolismo". Los investigadores suponen que los mecanismos que conducen al cambio inducido por la alimentación en el reloj interno son aún más complejos y que hay más hormonas y metabolitos implicados. Esto debe examinarse en futuros estudios.

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Publicación original

Tuvia, N., Pivovarova-Ramich, O., Murahovschi, V., Lück, S., Grudziecki, A., Ost, A. C., Kruse, M., Nikiforova, V. J., Osterhoff, M., Gottmann, P., Gögebakan, Ö., Sticht, C., Gretz, N., Schupp, M., Schürmann, A., Rudovich, N., Pfeiffer, A. F. H., Kramer, A.: Insulin directly regulates the circadian clock in adipose tissue. Diabetes (2021).

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