Dva vzájemně se doplňující výzkumné články ukazují, že centrální a periferní cirkadiánní hodiny koordinují denní aktivitu kůže a svalů. Koordinace mezi těmito dvěma hodinami (centrálními a periferními) zajišťuje 50 % cirkadiánních funkcí tkání, včetně životně důležitých procesů, jako jsou buněčný cyklus, oprava DNA, mitochondriální aktivita a metabolismus. Synchronizace mezi centrálními a periferními hodinami v mozku zabraňuje předčasnému stárnutí svalů a zlepšuje jejich funkci, což naznačuje nové strategie boje proti úbytku funkcí souvisejícímu s věkem prostřednictvím modulace 24hodinového rytmu.

Jak cirkadiánní hodiny zajišťují udržení optimální funkčnosti svalů a kůže

Cirkadiánní hodiny, objevené v 70. letech 20. století, jsou nezbytné pro regulaci biologického času ve většině buněk lidského těla. Tyto vnitřní mechanismy přizpůsobují biologické procesy 24hodinovému cyklu a umožňují synchronizaci buněčných funkcí s denními výkyvy v prostředí. Cirkadiánní rytmy, které koordinují centrální hodiny v mozku komunikující s hodinami v různých periferních tkáních, ovlivňují mnoho funkcí, od našich spánkových vzorců až po schopnost využívat potravu.

Tým vedený Dr. Salvadorem Aznarem Benitah, výzkumníkem ICREA v IRB Barcelona, a Dr. Purou Muñoz-Cánoves, výzkumnice ICREA na Fakultě medicíny a věd o životě Univerzity Pompeu Fabra (UPF), popsal, jak synchronizace mezi centrálními hodinami a periferními hodinami ve svalech a kůži hraje klíčovou roli při zajišťování správného fungování těchto tkání, stejně jako při prevenci degenerativních procesů spojených se stárnutím. Výsledky této práce byly publikovány ve dvou článcích v prestižních časopisech. Studie o synchronizaci mezi centrálními a periferními biologickými hodinami tak vyšla v časopise *Science*, zatímco práce o koordinaci mezi centrálními biologickými hodinami a periferními biologickými hodinami v kůži byla publikována v časopise *Cell Stem Cell*. Obě studie poukazují na společné mechanismy, které zdůrazňují význam této koordinace pro udržení optimální funkčnosti svalů a kůže.

Práce rovněž popisuje pozoruhodnou míru autonomie periferních biologických hodin, které jsou schopny udržovat 24hodinové cykly a řídit přibližně 15 % cirkadiánních funkcí i bez přítomnosti centrálních biologických hodin. Studie zdůrazňuje, že k udržení optimální funkce tkání, jako jsou svaly a kůže, a k prevenci jejich zhoršování a stárnutí je zapotřebí minimální interakce mezi pouhými dvěma tkáňovými hodinami (jedny centrální a jedny periferní). Dalším krokem je identifikace signálních faktorů zapojených do této interakce s ohledem na potenciální terapeutické aplikace.

Vývoj terapií proti stárnutí svalů a zlepšení fyzické výkonnosti ve stáří

Studie o komunikaci mezi mozkem a svaly, publikovaná v časopise Science, potvrzuje, že koordinace mezi centrálními a periferními hodinami je zásadní pro udržení každodenní funkce svalů a prevenci předčasného stárnutí těchto tkání. Obnovení cirkadiánního rytmu snižuje ztrátu svalové hmoty a síly, a tím zlepšuje zhoršenou motorickou funkci u experimentálních myších modelů.

Výsledky výzkumu rovněž ukázaly, že časově omezené přijímání potravy (TRF), které spočívá v jídle pouze během aktivní fáze dne, může částečně nahradit centrální biologické hodiny a zlepšit autonomii svalových hodin. Ještě důležitější je, že toto obnovení cirkadiánního rytmu prostřednictvím TRF může u starších myší omezit úbytek svalové hmoty, zhoršování metabolických a motorických funkcí a ztrátu svalové síly.

Tyto poznatky mají významné důsledky pro vývoj terapií zaměřených na stárnutí svalů a zlepšení fyzické výkonnosti ve stáří. Prvními autory této studie jsou Dr. Arun Kumar a Mireia Vaca Dempere, oba z UPF; na studii se podíleli také Dr. Eusebio Perdiguero a Antonio Serrano, kteří dříve působili na UPF a nyní pracují ve společnosti Altos Labs.

Ve studii publikované v časopise Cell Stem Cell tým prokázal, že cirkadiánní hodiny kůže hrají ústřední roli při koordinaci denní fyziologie této tkáně. Tato koordinace, která integruje a někdy i modifikuje signály z mozku, zajišťuje správné fungování kůže.

Překvapivým objevem bylo, že při absenci periferních hodin udržují centrální tělesné hodiny cirkadiánní rytmus kůže, ale fungují opačně než obvykle (tj. podle opačného harmonogramu). Vědci například zjistili, že pokud by replikaci DNA řídily pouze centrální hodiny, probíhala by během dne, kdy je kůže vystavena ultrafialovému záření, což by zvýšilo riziko hromadění mutací. Tento jev podtrhuje význam periferních biologických hodin, které nejen přijímají signály od centrálních biologických hodin – které koordinují rytmy celého organismu –, ale také tyto signály přizpůsobují specifickým potřebám tkáně, v níž se nacházejí (v případě kožních kmenových buněk dosahuje replikace DNA svého vrcholu, když jsou během dne vystaveny ultrafialovému záření).