Nieuwe studiespieren meten het respectieve tijdstip van de dag

Onderzoekers gesteund door de Zwitserse National Science Foundation (SNSF) hebben een biologische klok in onze spiercellen ontdekt. Het kan betrokken zijn bij de regulatie van het metabolisme en de ontwikkeling van diabetes.

Als de spieren in de bovenarm b.v. Overladen door krachttraining kan dit ernstige pijn veroorzaken. (Afbeelding: artstudio_pro / fotolia.com)

Biologische klokken zijn overal in ons lichaam. Ze geven het hormoon melatonine af terwijl ze slapen, geven de voorkeur aan de afscheiding van spijsverteringsenzymen na de lunch en houden ons overdag wakker. Een hoofdklok in de hersenen synchroniseert alle andere klokken in de verschillende organen. Onderzoekers gesteund door de Zwitserse National Science Foundation (SNSF) hebben ontdekt dat zo'n "circadiane klok" tikt in onze spiercellen. Als deze klok uit de hand loopt, kan dit de ontwikkeling van type 2 diabetes op beslissende wijze beïnvloeden. Het wetenschappelijke werk van het onderzoeksteam is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift PNAS (*).

Verwijdering van spierweefsel verspreid over de dag

Onderzoekers van de Universiteit van Genève, de Universiteit van Bath, de Université Claude Bernard in Lyon, EPFL, de Universiteit van Surrey en het Nestlé Institute of Health Sciences gevonden dat de samenstelling van de verschillende soorten vetten (lipiden) in onze spiercellen in de loop Afhankelijk van het tijdstip van de dag is soms één lipide dominanter dan een ander. Kan dit te maken hebben met de invloed van de biologische klok? Het internationale team heeft deze hypothese getest door een vrijwillige vrijwilligersstudie uit te voeren. Hiertoe werd de hoofdklok van de deelnemers gesynchroniseerd: ze moesten zich aan een normale dagelijkse routine houden met betrekking tot maaltijden en blootstelling aan licht voordat ze met het onderzoek begonnen. Om de vier uur werd een klein specimen van spierweefsel van de dij gehaald om de lipidesamenstelling te analyseren.

Het onderzoeksteam stelde een duidelijke correlatie vast tussen lipidesamenstelling en het tijdstip van de dag, legt Howard Riezman uit, die de studie leidde met zijn collega Charna Dibner in Genève. "Omdat de lipidesamenstelling binnen de onderzoeksgroep sterk fluctueerde, hadden we meer bewijs nodig om dit proefschrift te onderbouwen," vervolgt Riezman.

In een tweede stap schakelden de onderzoekers over naar een in vitro-experiment. Ze fokten menselijke spiercellen en synchroniseerden ze kunstmatig, zonder een meesterklok, met behulp van een signaalmolecuul dat normaal door het lichaam wordt uitgescheiden. Een periodieke variatie van de cellulaire lipidesamenstelling werd waargenomen, vergelijkbaar met de menselijke experimenten. Toen onderzoekers het klokmechanisme verstoorden door de relevante genen te remmen, verdwenen de periodieke vetschommelingen grotendeels.

Diabetes en slaapstoornissen zijn gerelateerd

"We hebben duidelijk aangetoond dat deze variatie in lipidesamenstelling in onze spieren afhangt van ons circadiane ritme", zegt hoofdauteur Ursula Loizides-Mangold. "Maar de belangrijkste vraag blijft: Hoe belangrijk is dit mechanisme?" Riezman van mening dat de biologische klok kan optreden in de spier door zijn effect op de lipide-regulerende werking op de insulinegevoeligheid van de spier cellen. Omdat lipiden deel uitmaken van het celmembraan, beïnvloeden ze het vermogen van moleculen om de spiercellen binnen te gaan en te verlaten. Het veranderen van de samenstelling van het membraan kan van invloed zijn op de spierrespons op het hormoon en het vermogen ervan om de bloedsuikerspiegel te absorberen.

Lage insulinegevoeligheid van de spier leidt tot een zogenaamde insulineresistentie, een bekende oorzaak van diabetes type 2. "Onderzoek toont aan dat er een verband tussen circadiane klok, insulineresistentie en de ontwikkeling van diabetes," bovengenoemde Charna Dibner, co-directeur van het onderzoek. "Als we een verband kunnen aantonen tussen het circadiane mechanisme en diabetes type 2 op basis van het lipidenmetabolisme, kan dit belangrijke therapeutische implicaties hebben. Dankzij onze nieuwe mogelijkheden van in-vitro celklokken in menselijke spieren, kunnen we deze hypothese valideren in onze volgende studie. "

(*) U. Loizides-Mangold et al. Onthult lipidomics lipide diurnale oscillaties in humane skeletspier volhardt in cellulaire myotubes gekweekt in vitro. PNAS (2017). DOI: 10.1073 / pnas.1705821114