Twee elkaar aanvullende onderzoeksartikelen tonen aan dat de centrale en perifere circadiane klokken de dagelijkse activiteit van de huid en de spieren op elkaar afstemmen . De coördinatie tussen de twee klokken (centraal en perifeer) zorgt voor 50% van de circadiane functies van weefsels, waaronder vitale processen zoals de celcyclus, DNA-herstel, mitochondriale activiteit en metabolisme. Synchronisatie tussen de centrale en perifere klokken in de hersenen voorkomt vroegtijdige spierveroudering en verbetert de spierfunctie, wat nieuwe strategieën suggereert om leeftijdsgebonden achteruitgang tegen te gaan door het 24-uursritme te beïnvloeden.

Hoe circadiane klokken zorgen voor het behoud van optimale spier- en huidfunctionaliteit

Circadiane klokken, ontdekt in de jaren zeventig, zijn essentieel voor het reguleren van de biologische tijd in de meeste cellen van het menselijk lichaam. Deze interne mechanismen passen biologische processen aan een 24-uurscyclus aan en maken de synchronisatie van cellulaire functies met dagelijkse schommelingen in de omgeving mogelijk. De circadiane ritmes, die worden gecoördineerd door een centrale klok in de hersenen die communiceert met klokken in diverse perifere weefsels, beïnvloeden tal van functies, van onze slaappatronen tot ons vermogen om voedsel te verwerken.

Een team onder leiding van dr. Salvador Aznar Benitah, ICREA-onderzoeker bij IRB Barcelona, en dr. Pura Muñoz-Cánoves, ICREA-onderzoeker aan de Faculteit Geneeskunde en Levenswetenschappen van de Universiteit Pompeu Fabra (UPF), heeft beschreven hoe de synchronisatie tussen de centrale klok en perifere klokken in spieren en huid een sleutelrol speelt bij het waarborgen van de juiste werking van deze weefsels, evenals bij het voorkomen van degeneratieve processen die verband houden met veroudering. De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in twee artikelen in toonaangevende wetenschappelijke tijdschriften. Zo is de studie over de synchronisatie tussen de centrale en perifere klok verschenen in *Science*, terwijl het onderzoek naar de coördinatie tussen de centrale klok en de perifere klok van de huid is gepubliceerd in *Cell Stem Cell*. Beide studies belichten de gemeenschappelijke mechanismen die het belang van deze coördinatie onderstrepen voor het behoud van een optimale spier- en huidfunctionaliteit.

Het onderzoek beschrijft tevens de opmerkelijke mate van autonomie van perifere klokken, die 24-uurscycli kunnen handhaven en ongeveer 15% van de circadiane functies kunnen regelen wanneer de centrale klok uitvalt. De studie benadrukt dat een minimale interactie tussen slechts twee weefselklokken (één centrale en één perifere) nodig is om de optimale functie van weefsels zoals spieren en huid in stand te houden en hun achteruitgang en veroudering te voorkomen. De volgende stap is het identificeren van de signaalfactoren die bij deze interactie betrokken zijn, met het oog op mogelijke therapeutische toepassingen.

Ontwikkeling van therapieën voor spierveroudering en verbetering van fysieke prestaties op oudere leeftijd

Het in het tijdschrift Science gepubliceerde onderzoek naar de communicatie tussen hersenen en spieren bevestigt dat de coördinatie tussen de centrale en perifere klokken cruciaal is voor het behoud van de dagelijkse spierfunctie en het voorkomen van vroegtijdige veroudering van deze weefsels. Het herstellen van het circadiane ritme vermindert het verlies van spiermassa en -kracht en verbetert daarmee de verslechterde motorische functie in experimentele muismodellen.

Onderzoeksresultaten hebben ook aangetoond dat tijdbeperkte voeding (TRF), waarbij alleen tijdens de actieve fase van de dag wordt gegeten, de centrale klok gedeeltelijk kan vervangen en de autonomie van de spierklok kan verbeteren. Belangrijker nog is dat dit herstel van het circadiane ritme via TRF spieratrofie, verslechtering van de stofwisselings- en motorische functies en verlies van spierkracht bij oudere muizen kan afremmen.

Deze bevindingen hebben belangrijke implicaties voor de ontwikkeling van therapieën tegen spierveroudering en voor het verbeteren van de fysieke prestaties op oudere leeftijd. Dr. Arun Kumar en Mireia Vaca Dempere, beiden verbonden aan de UPF, zijn de eerste auteurs van deze studie, waaraan ook dr. Eusebio Perdiguero en Antonio Serrano, voorheen verbonden aan de UPF en nu werkzaam bij Altos Labs, hebben bijgedragen.

In de studie, gepubliceerd in *Cell Stem Cell*, toonde het team aan dat de circadiane klok van de huid een centrale rol speelt bij het coördineren van de dagelijkse fysiologie van dit weefsel. Door signalen uit de hersenen te integreren en soms aan te passen, zorgt deze coördinatie ervoor dat de huid goed functioneert.

Een verrassende ontdekking was dat bij afwezigheid van de perifere klok de centrale biologische klok het circadiane ritme van de huid in stand houdt, maar op de tegenovergestelde manier functioneert dan normaal (d.w.z. volgens een omgekeerd schema). De onderzoekers ontdekten bijvoorbeeld dat als de DNA-replicatie uitsluitend door de centrale klok zou worden geregeld, deze overdag zou plaatsvinden wanneer de huid wordt blootgesteld aan ultraviolet licht, wat het risico op mutatieaccumulatie zou vergroten. Dit fenomeen onderstreept het belang van de perifere klok, die niet alleen signalen ontvangt van de centrale klok – die de ritmes van het hele organisme coördineert – maar deze signalen ook aanpast aan de specifieke behoeften van het weefsel waarin ze zich bevinden (in het geval van huidstamcellen bereikt de DNA-replicatie een piek wanneer ze overdag worden blootgesteld aan ultraviolet licht).