Kroppens inre klocka avgör inte bara när vi sover, utan också hur snabbt våra muskler läker. En ny studie på möss från Northwestern Medicine, som publiceras i Science Advances, tyder på att muskelskador läker snabbare när de inträffar under kroppens naturliga vakna timmar. Resultaten kan få konsekvenser för skiftarbetare och även vara användbara för att förstå effekterna av åldrande och fetma, enligt huvudförfattaren Clara Peek, biträdande professor i biokemi och molekylär genetik vid Feinberg School of Medicine vid Northwestern University. Studien kan också bidra till att förklara hur störningar som jetlag och övergången till sommartid påverkar dygnsrytmen och muskelåterhämtningen.
Dygnsrytm och muskelåterhämtning
”I var och en av våra celler har vi gener som bildar den molekylära dygnsrytmen”, säger Peek. ”Dessa klockgener kodar för en rad transkriptionsfaktorer som reglerar många processer i hela kroppen, så att de sker vid rätt tidpunkt på dygnet. Saker som sömn/väckningsbeteende, ämnesomsättning, kroppstemperatur och hormoner – allt är dygnsrytm.” Tidigare forskning från Peeks laboratorium har visat att möss återbildar muskelvävnad snabbare när skadan inträffar under deras normala vakna timmar. När mössen fick muskelskador under sina vanliga sömntimmar gick läkningen långsammare. I den aktuella studien försökte Peek och hennes medarbetare att bättre förstå hur dygnsklockorna i muskelstamcellerna styr återbildningen beroende på tid på dygnet.
I studien utförde Peek och hennes medarbetare encellssekvensering av skadade och oskadade muskler hos möss vid olika tidpunkter på dygnet. De fann att tiden på dygnet påverkade det inflammatoriska svaret i stamcellerna, som signalerar till neutrofiler – de ”första svararna” bland de medfödda immuncellerna vid muskelregenerering. Forskarna fann att signalerna mellan cellerna var mycket starkare omedelbart efter skadan när mössen skadades under sina vakna timmar. Detta var ett spännande fynd och ytterligare bevis för att dygnsregleringen av muskelregenerering styrs av denna dialog mellan stamceller och immunceller. Forskarna fann att muskelstamcellernas klocka också påverkade NAD+-produktionen efter skada. NAD+ är ett coenzym som finns i alla celler och som är viktigt för energiproduktionen i kroppen och är involverat i hundratals metaboliska processer. Därefter använde forskargruppen en genetiskt modifierad musmodell som specifikt ökade NAD+-produktionen i muskelstamceller och fann att NAD+ inducerar inflammatoriska reaktioner och rekrytering av neutrofiler, vilket främjar muskelregenerering.
Spännande forskningsområde
Enligt forskarna kan resultaten vara särskilt relevanta för att förstå de störningar i dygnsrytmen som är förknippade med åldrande och fetma. Störningar i dygnsrytmen i samband med åldrande och metaboliska syndrom som fetma och diabetes är också förknippade med minskad muskelregenerering. Nu, säger experterna, kan vi ställa frågorna: Bidrar dessa störningar i dygnsrytmen till en sämre muskelregenerativ förmåga under dessa förhållanden? Hur påverkar detta immunsystemet?
I framtiden hoppas Peek och hennes medarbetare kunna fastställa exakt hur NAD+ utlöser immunsvar och hur dessa svar förändras vid sjukdom. En stor del av dygnsrytmbiologin fokuserar på molekylära klockor i enskilda celltyper och i frånvaro av stress. Fram till nyligen har forskarna inte haft tekniken för att på ett adekvat sätt studera cell-cell-interaktioner. Att förstå hur olika cirkadiska klockor interagerar under stress och regeneration är verkligen ett spännande nytt område.
