Wewnętrzny zegar organizmu decyduje nie tylko o tym, kiedy śpimy, ale także o tym, jak szybko goją się nasze mięśnie. Nowe badanie przeprowadzone na myszach przez Northwestern Medicine, opublikowane w Science Advances, sugeruje, że urazy mięśni goją się szybciej, gdy występują podczas naturalnych godzin czuwania organizmu. Według głównej autorki, Clary Peek, adiunkta biochemii i genetyki molekularnej w Feinberg School of Medicine na Northwestern University, odkrycia te mogą mieć wpływ na pracowników zmianowych, a także okazać się przydatne w zrozumieniu skutków starzenia się i otyłości. Badanie może również pomóc wyjaśnić, w jaki sposób zakłócenia, takie jak jet lag i przejście na czas letni, wpływają na rytm dobowy i regenerację mięśni.
Rytm okołodobowy i regeneracja mięśni
„W każdej z naszych komórek mamy geny, które tworzÄ… molekularny zegar dobowy” – powiedziaÅ‚ Peek. „Te geny zegara kodujÄ… zestaw czynników transkrypcyjnych, które regulujÄ… wiele procesów zachodzÄ…cych w caÅ‚ym organizmie, synchronizujÄ…c je z odpowiedniÄ… porÄ… dnia. Zachowania takie jak sen/budzenie, metabolizm, temperatura ciaÅ‚a i hormony – wszystko to ma charakter okoÅ‚odobowy”. Poprzednie badania przeprowadzone w laboratorium Peek wykazaÅ‚y, że myszy szybciej regenerujÄ… tkankÄ™ mięśniowÄ…, gdy do uszkodzenia dochodzi w normalnych godzinach czuwania. Gdy myszy doznaÅ‚y uszkodzenia mięśni podczas zwykÅ‚ych godzin snu, gojenie spowolniÅ‚o. W obecnym badaniu Peek i jej współpracownicy starali siÄ™ lepiej zrozumieć, w jaki sposób zegary dobowe w komórkach macierzystych mięśni kontrolujÄ… regeneracjÄ™ w zależnoÅ›ci od pory dnia.
Na potrzeby badania Peek i jej współpracownicy przeprowadzili sekwencjonowanie pojedynczych komórek uszkodzonych i nieuszkodzonych mięśni u myszy o różnych porach dnia. Odkryli, że pora dnia wpÅ‚ywa na odpowiedź zapalnÄ… w komórkach macierzystych, które sygnalizujÄ… neutrofile – „pierwsze reagujÄ…ce” wÅ›ród wrodzonych komórek odpornoÅ›ciowych w regeneracji mięśni. Naukowcy odkryli, że sygnaÅ‚y miÄ™dzy komórkami byÅ‚y znacznie silniejsze natychmiast po urazie, gdy myszy zostaÅ‚y zranione w godzinach czuwania. ByÅ‚o to ekscytujÄ…ce odkrycie i kolejny dowód na to, że okoÅ‚odobowa regulacja regeneracji mięśni jest kontrolowana przez dialog miÄ™dzy komórkami macierzystymi i komórkami odpornoÅ›ciowymi. Naukowcy odkryli, że zegar komórek macierzystych mięśni wpÅ‚ywaÅ‚ również na produkcjÄ™ NAD+ po urazie. NAD+ to koenzym wystÄ™pujÄ…cy we wszystkich komórkach, który jest niezbÄ™dny do produkcji energii w organizmie i bierze udziaÅ‚ w setkach procesów metabolicznych. NastÄ™pnie zespół naukowców wykorzystaÅ‚ genetycznie zmodyfikowany model myszy, który specjalnie zwiÄ™kszyÅ‚ produkcjÄ™ NAD+ w komórkach macierzystych mięśni i odkryÅ‚, że NAD+ indukuje reakcje zapalne i rekrutacjÄ™ neutrofili, promujÄ…c w ten sposób regeneracjÄ™ mięśni.
Ekscytujący obszar badań
Według naukowców wyniki te mogą być szczególnie istotne dla zrozumienia zaburzeń rytmu okołodobowego związanych ze starzeniem się i otyłością. Zaburzenia okołodobowe związane ze starzeniem się i zespołami metabolicznymi, takimi jak otyłość i cukrzyca, są również związane ze zmniejszoną regeneracją mięśni. Eksperci twierdzą, że teraz możemy zadawać pytania: Czy te zaburzenia okołodobowe przyczyniają się do gorszej zdolności regeneracyjnej mięśni w tych warunkach? Jak wpływa to na układ odpornościowy?
W przyszłości Peek i jej współpracownicy mają nadzieję dokładnie określić, w jaki sposób NAD + wyzwala odpowiedzi immunologiczne i jak te odpowiedzi są zmieniane w chorobie. Duża część biologii okołodobowej koncentruje się na zegarach molekularnych w pojedynczych typach komórek i przy braku stresu. Do niedawna naukowcy nie dysponowali technologią umożliwiającą odpowiednie badanie interakcji między komórkami. Zrozumienie, w jaki sposób różne zegary okołodobowe oddziałują na siebie w warunkach stresu i regeneracji, jest naprawdę ekscytującą nową granicą.
