Två kompletterande forskningsartiklar visar att centrala och perifera dygnsrytmsklockor samordnar hudens och musklernas dagliga aktivitet . Samordningen mellan de två klockorna (den centrala och den perifera) säkerställer 50 % av vävnadernas dygnsrytmfunktioner, däribland livsviktiga processer som cellcykeln, DNA-reparation, mitokondriell aktivitet och ämnesomsättning. Synkroniseringen mellan hjärnans centrala och perifera klockor förhindrar för tidigt muskelåldrande och förbättrar muskelfunktionen, vilket pekar på nya strategier för att motverka åldersrelaterad försämring genom att modulera 24-timmarsrytmen.

Hur dygnsrytmklockor säkerställer upprätthållandet av optimal muskel- och hudfunktion

Dygnsrytmerna, som upptäcktes på 1970-talet, är avgörande för att reglera den biologiska tiden i de flesta celler i människokroppen. Dessa interna mekanismer anpassar biologiska processer till en 24-timmarscykel och möjliggör synkronisering av cellfunktioner med dagliga fluktuationer i omgivningen. Dygnsrytmerna, som samordnas av en central klocka i hjärnan som kommunicerar med klockor i olika perifera vävnader, påverkar många funktioner, från våra sömnmönster till vår förmåga att utnyttja mat.

Ett team under ledning av dr Salvador Aznar Benitah, ICREA-forskare vid IRB Barcelona, och dr Pura Muñoz-Cánoves, ICREA-forskare vid fakulteten för medicin och livsvetenskaper vid Pompeu Fabra-universitetet (UPF), har beskrivit hur synkroniseringen mellan den centrala klockan och de perifera klockorna i muskler och hud spelar en nyckelroll för att säkerställa att dessa vävnader fungerar korrekt, samt för att förebygga degenerativa processer förknippade med åldrandet. Resultaten av detta arbete har publicerats i två artiklar i högt rankade tidskrifter. Studien om synkroniseringen mellan den centrala och de perifera klockorna har således publicerats i Science, medan arbetet om samordningen mellan den centrala klockan och hudens perifera klocka publicerades i Cell Stem Cell. Båda studierna belyser de gemensamma mekanismerna som understryker vikten av denna samordning för att upprätthålla optimal funktion hos muskler och hud.

Forskningen beskriver också den anmärkningsvärda graden av autonomi hos de perifera klockorna, vilka kan upprätthålla 24-timmarscykler och styra cirka 15 % av de cirkadiska funktionerna även i avsaknad av den centrala klockan. Studien visar att det endast krävs en minimal interaktion mellan två vävnadsur (ett centralt och ett perifert) för att upprätthålla optimal funktion hos vävnader som muskler och hud samt förhindra deras försämring och åldrande. Nästa steg är att identifiera de signalfaktorer som är involverade i denna interaktion, med sikte på potentiella terapeutiska tillämpningar.

Utveckling av behandlingar mot muskelåldrande och förbättring av fysisk prestationsförmåga hos äldre

Studien om kommunikationen mellan hjärna och muskler, som publicerades i tidskriften Science, bekräftar att samordningen mellan den centrala och den perifera klockan är avgörande för att upprätthålla den dagliga muskelfunktionen och förhindra för tidigt åldrande av dessa vävnader. Återställandet av dygnsrytmen minskar förlusten av muskelmassa och styrka och förbättrar därmed försämrad motorisk funktion i experimentella musmodeller.

Forskningsresultat har också visat att tidsbegränsad födointag (TRF), som innebär att man endast äter under den aktiva fasen av dygnet, delvis kan ersätta den centrala klockan och förbättra muskelklockans autonomi. Ännu viktigare är att denna återställning av den cirkadiska rytmen genom TRF kan bromsa muskelförlust, försämring av metaboliska och motoriska funktioner samt förlust av muskelstyrka hos äldre möss.

Dessa fynd har betydande implikationer för utvecklingen av behandlingar mot muskelåldrande och för att förbättra den fysiska prestationsförmågan hos äldre. Dr Arun Kumar och Mireia Vaca Dempere, båda från UPF, är förstaförfattare till denna studie, till vilken även dr Eusebio Perdiguero och Antonio Serrano, tidigare vid UPF och nu vid Altos Labs, har bidragit.

I studien, som publicerades i tidskriften *Cell Stem Cell*, visade forskarteamet att hudens dygnsrytm spelar en central roll för att samordna denna vävnads dagliga fysiologi. Genom att integrera och ibland modifiera signaler från hjärnan säkerställer denna samordning att huden fungerar som den ska.

En överraskande upptäckt var att i avsaknad av den perifera klockan upprätthåller den centrala kroppsklockan hudens dygnsrytm men fungerar på motsatt sätt jämfört med det normala (dvs. enligt ett omvänt schema). Forskarna fann till exempel att om DNA-replikationen endast styrdes av den centrala klockan skulle den ske under dagen när huden utsätts för ultraviolett ljus, vilket skulle öka risken för ackumulering av mutationer. Detta fenomen understryker vikten av den perifera klockan, som inte bara tar emot signaler från den centrala klockan – som samordnar rytmerna i hela organismen – utan också anpassar dessa signaler till de specifika behoven hos den vävnad där de befinner sig (när det gäller hudstamceller når DNA-replikationen sin topp när de utsätts för ultraviolett ljus under dagen).