Vnitřní hodiny těla určují nejen to, kdy spíme, ale také to, jak rychle se naše svaly uzdravují. Nová studie na myších provedená společností Northwestern Medicine a publikovaná v časopise Science Advances naznačuje, že svalová zranění se hojí rychleji, pokud k nim dojde během přirozené bdělosti těla. Podle hlavní autorky Clary Peekové, docentky biochemie a molekulární genetiky na Feinbergově lékařské fakultě Severozápadní univerzity, by tato zjištění mohla mít význam pro pracovníky pracující na směny a mohla by být užitečná i pro pochopení účinků stárnutí a obezity. Studie může také pomoci vysvětlit, jak poruchy, jako je jet lag a přechod na letní čas, ovlivňují cirkadiánní rytmus a regeneraci svalů.
Cirkadiánní rytmus a regenerace svalů
„V každé naší buňce máme geny, které tvoří molekulární cirkadiánní hodiny,“ řekl Peek. „Tyto hodinové geny kódují sadu transkripčních faktorů, které regulují mnoho procesů v celém těle a načasovávají je tak, aby probíhaly ve vhodnou denní dobu. Věci jako spánek/bdění, metabolismus, tělesná teplota a hormony – to vše je cirkadiánní.“ Předchozí výzkum v Peekově laboratoři zjistil, že myši regenerují svalovou tkáň rychleji, pokud k jejímu poškození dojde během jejich normálního bdění. Když myši utrpěly svalové poškození během obvyklého spánku, hojení se zpomalilo. V současné studii se Peeková a její spolupracovníci snažili lépe pochopit, jak cirkadiánní hodiny ve svalových kmenových buňkách řídí regeneraci v závislosti na denní době.
V rámci studie provedla Peeková a její spolupracovníci sekvenování jednotlivých buněk poškozených a nepoškozených svalů myší v různých denních dobách. Zjistili, že denní doba ovlivňuje zánětlivou reakci v kmenových buňkách, která signalizuje neutrofily – „první respondéry“ mezi vrozenými imunitními buňkami při regeneraci svalů. Vědci zjistili, že signály mezi buňkami byly mnohem silnější bezprostředně po poranění, když byly myši poraněny během bdělé doby. To bylo vzrušující zjištění a další důkaz, že cirkadiánní regulace regenerace svalů je řízena tímto dialogem mezi kmenovými a imunitními buňkami. Vědci zjistili, že hodiny svalových kmenových buněk ovlivňují také produkci NAD+ po zranění. NAD+ je koenzym, který se nachází ve všech buňkách, je nezbytný pro produkci energie v těle a podílí se na stovkách metabolických procesů. Dále tým vědců použil geneticky modifikovaný myší model, který specificky zvýšil produkci NAD+ ve svalových kmenových buňkách, a zjistil, že NAD+ vyvolává zánětlivé reakce a nábor neutrofilů, čímž podporuje regeneraci svalů.
Vzrušující oblast výzkumu
Podle vědců by tyto výsledky mohly být zvláště důležité pro pochopení poruch cirkadiánního rytmu spojených se stárnutím a obezitou. Poruchy cirkadiánního rytmu spojené se stárnutím a metabolickými syndromy, jako je obezita a diabetes, jsou rovněž spojeny se sníženou regenerací svalů. Nyní si podle odborníků můžeme klást otázky: Přispívají tyto cirkadiánní poruchy k horší regenerační schopnosti svalů u těchto stavů? Jak to ovlivňuje imunitní systém?
Peeková a její spolupracovníci doufají, že v budoucnu přesně určí, jak NAD+ spouští imunitní reakce a jak se tyto reakce mění při onemocnění. Velká část cirkadiánní biologie se zaměřuje na molekulární hodiny v jednotlivých typech buněk a v nepřítomnosti stresu. Až donedávna neměli vědci k dispozici technologii, která by umožnila adekvátně studovat interakce mezi buňkami. Pochopení toho, jak různé cirkadiánní hodiny interagují v podmínkách stresu a regenerace, je skutečně vzrušující novou hranicí.
