Kroppens indre ur bestemmer ikke kun, hvornår vi sover, men også hvor hurtigt vores muskler heler. En ny undersøgelse af mus fra Northwestern Medicine, som er offentliggjort i Science Advances, tyder på, at muskelskader heler hurtigere, når de opstår i løbet af kroppens naturlige vågne timer. Resultaterne kan få betydning for skifteholdsarbejdere og også vise sig nyttige til at forstå virkningerne af aldring og fedme, siger hovedforfatter Clara Peek, der er adjunkt i biokemi og molekylær genetik ved Feinberg School of Medicine på Northwestern University. Undersøgelsen kan også hjælpe med at forklare, hvordan forstyrrelser som jetlag og overgangen til sommertid påvirker døgnrytmen og muskelrestitutionen.
Døgnrytme og muskelrestitution
“I hver af vores celler har vi gener, der danner det molekylære døgnur,” siger Peek. “Disse ur-gener koder for en række transkriptionsfaktorer, der regulerer mange processer i hele kroppen, så de finder sted på det rette tidspunkt af dagen. Ting som søvn/vågen-adfærd, stofskifte, kropstemperatur og hormoner – det er alt sammen døgnrytme.” Tidligere forskning fra Peek-laboratoriet viste, at mus regenererer muskelvæv hurtigere, når skaden sker i løbet af deres normale vågne timer. Når musene fik muskelskader i deres sædvanlige sovetider, gik helingen langsommere. I den aktuelle undersøgelse forsøgte Peek og hendes samarbejdspartnere bedre at forstå, hvordan døgnrytmeurene i muskelstamceller styrer regenerationen afhængigt af tidspunktet på dagen.
Til undersøgelsen udførte Peek og hendes medarbejdere enkeltcellesekvensering af skadede og uskadede muskler i mus på forskellige tidspunkter af dagen. De fandt ud af, at tidspunktet på dagen påvirkede den inflammatoriske reaktion i stamcellerne, som signalerer til neutrofiler – de “første respondenter” blandt de medfødte immunceller i muskelregenerering. Forskerne fandt ud af, at signalerne mellem cellerne var meget stærkere umiddelbart efter skaden, når musene blev skadet i deres vågne timer. Det var et spændende fund og yderligere bevis på, at døgnrytmereguleringen af muskelregenerering styres af denne dialog mellem stamceller og immunceller. Forskerne fandt ud af, at muskelstamcellernes ur også påvirkede NAD+-produktionen efter skaden. NAD+ er et coenzym, der findes i alle celler, og som er afgørende for energiproduktionen i kroppen og er involveret i hundredvis af metaboliske processer. Dernæst brugte forskerholdet en genetisk modificeret musemodel, der specifikt øgede NAD+-produktionen i muskelstamceller, og fandt ud af, at NAD+ inducerer inflammatoriske reaktioner og rekruttering af neutrofiler og dermed fremmer muskelregenerering.
Spændende forskningsfelt
Ifølge forskerne kan resultaterne være særligt relevante for forståelsen af de døgnrytmeforstyrrelser, der er forbundet med aldring og fedme. Døgnrytmeforstyrrelser i forbindelse med aldring og metaboliske syndromer som fedme og diabetes er også forbundet med nedsat muskelregenerering. Nu, siger eksperterne, kan vi stille spørgsmålene: Bidrager disse forstyrrelser i døgnrytmen til en dårligere muskelregenereringsevne under disse forhold? Hvordan påvirker det immunsystemet?
I fremtiden håber Peek og hendes samarbejdspartnere at kunne bestemme præcis, hvordan NAD+ udløser immunresponser, og hvordan disse responser ændres ved sygdom. En stor del af døgnrytmebiologien fokuserer på molekylære ure i enkelte celletyper og i fravær af stress. Indtil for nylig havde forskerne ikke teknologien til at studere celle-celle-interaktioner tilstrækkeligt. At forstå, hvordan forskellige døgnrytmeure interagerer under stress og regenerering, er virkelig et spændende nyt område.
