همگام سازی بین ساعت های مرکزی و شبانه روزی بافت ها باعث حفظ عملکرد آنها و جلوگیری از پیری می شود

دو مقاله تحقیقاتی تکمیلی که به طور همزمان در مجلات منتشر شده است علوم پایه و سلول بنیادی سلولی توسط تیمی از دانشمندان UPF و IRB بارسلونا، نشان داد که ساعت‌های شبانه‌روزی مرکزی و محیطی برای تنظیم فعالیت روزانه پوست و ماهیچه‌ها هماهنگ هستند.

هماهنگی بین دو ساعت (مرکزی و محیطی) 50 درصد از عملکردهای شبانه روزی بافت ها از جمله فرآیندهای حیاتی مانند چرخه سلولی، ترمیم DNA، فعالیت میتوکندری و متابولیسم را تضمین می کند. همگام سازی بین ساعت مرکزی مغز و ساعت محیطی از پیری زودرس عضلانی جلوگیری می کند و عملکرد ماهیچه ها را بهبود می بخشد و راهبردهای جدیدی را برای مقابله با کاهش مرتبط با افزایش سن از طریق مدولاسیون ریتم شبانه روزی پیشنهاد می کند.

ساعت های شبانه روزی که در دهه 1970 کشف شد، برای تنظیم زمان بیولوژیکی در اکثر سلول های بدن انسان ضروری است. این مکانیسم‌های داخلی فرآیندهای بیولوژیکی را در یک چرخه 24 ساعته تنظیم می‌کنند و امکان همگام‌سازی عملکردهای سلولی با تغییرات روزانه در محیط را فراهم می‌کنند.

ریتم‌های شبانه‌روزی، که توسط یک ساعت مرکزی در مغز هماهنگ می‌شوند و با ساعت‌ها در بافت‌های مختلف محیطی ارتباط برقرار می‌کنند، بر بسیاری از عملکردها، از الگوهای خواب گرفته تا توانایی ما در متابولیسم غذا، تأثیر می‌گذارند.

تیمی به سرپرستی دکتر سالوادور آزنار بنیتا، محقق ICREA در IRB بارسلونا، و دکتر پورا مونوز-کانووس، محقق ICREA در بخش پزشکی و علوم زیستی در دانشگاه پومپئو فابرا (UPF)، نحوه هماهنگ سازی را شرح داده اند. بین ساعت مرکزی و ساعت محیطی در ماهیچه و پوست نقش کلیدی در تضمین عملکرد صحیح این بافت ها و همچنین جلوگیری از فرآیندهای دژنراتیو مرتبط با پیری دارد.

تحقیق در مورد همگام سازی بین ساعت مرکزی و محیطی در ظاهر می شود علوم پایه، در حالی که کار بر روی هماهنگی بین ساعت مرکزی و ساعت محیطی پوست منتشر شده است سلول بنیادی سلولی. هر دو مطالعه مکانیسم‌های مشترکی را نشان می‌دهند که بر اهمیت این هماهنگی برای حفظ عملکرد بهینه ماهیچه و پوست تأکید می‌کند.

این کار همچنین میزان قابل‌توجهی از استقلال ساعت‌های محیطی را توصیف می‌کند، که می‌تواند چرخه‌های ۲۴ ساعته را حفظ کند و تقریباً ۱۵ درصد از عملکردهای شبانه‌روزی را در غیاب ساعت مرکزی مدیریت کند.

دکتر ازنار بنیتا، سرپرست این مرکز می‌گوید: دیدن اینکه چگونه هماهنگی بین مغز و ساعت‌های شبانه‌روزی محیطی نقش مهمی در سلامت پوست و ماهیچه ایفا می‌کند، جالب است، در حالی که ساعت‌های محیطی به تنهایی در انجام اساسی‌ترین عملکردهای بافتی مستقل هستند. آزمایشگاه سلول های بنیادی و سرطان در IRB بارسلونا.

“مطالعه ما نشان می دهد که حداقل تعامل بین دو ساعت بافتی (یکی مرکزی و دیگری محیطی) برای حفظ عملکرد بهینه بافت هایی مانند ماهیچه ها و پوست و جلوگیری از زوال و پیری آنها مورد نیاز است. اکنون، مرحله بعدی شناسایی سیگنال است. فاکتورهای دخیل در این تعامل، با در نظر گرفتن کاربردهای درمانی بالقوه، توضیح می دهد که دکتر مونوز-کانووز، پروفسور UPF که اکنون محقق اصلی آزمایشگاه آلتوس (سن دیگو، ایالات متحده) است.

هماهنگی با ساعت محیطی عضله باعث حفظ عملکرد عضلات و جلوگیری از پیری زودرس می شود

مطالعه منتشر شده در علوم پایه در ارتباط بین مغز و عضله تایید کرد که هماهنگی بین ساعت مرکزی و محیطی برای حفظ عملکرد روزانه ماهیچه ها و جلوگیری از پیری زودرس این بافت بسیار مهم است. بازیابی ریتم شبانه روزی از دست دادن توده عضلانی و قدرت را کاهش می دهد و در نتیجه عملکردهای حرکتی ضعیف را در مدل های آزمایشی موش بهبود می بخشد.

نتایج این مطالعه همچنین نشان داده است که تغذیه با محدودیت زمانی (TRF)، که شامل غذا خوردن فقط در مرحله فعال روز می شود، می تواند تا حدی جایگزین ساعت مرکزی شود و استقلال ساعت عضلانی را افزایش دهد. موضوع مهم تر این است که این بازیابی ریتم شبانه روزی از طریق TRF می تواند از دست دادن عضلات، بدتر شدن عملکردهای متابولیک و حرکتی و از دست دادن قدرت عضلانی در موش های مسن را کاهش دهد.

این یافته ها پیامدهای قابل توجهی برای توسعه روش های درمانی برای پیری عضلانی و افزایش عملکرد فیزیکی در سنین بالاتر دارند. دکتر Arun Kumar و Mireia Vaca Dempere، هر دو از UPF، اولین نویسندگان این مطالعه هستند، که همچنین کمک های دکتر را دریافت کرده است. اوسبیو پردیگرو و آنتونیو سرانو، قبلا در UPF و اکنون در آزمایشگاه آلتوس.

ساعت محیطی پوست سیگنال های مغز را ادغام و تعدیل می کند

در مطالعه منتشر شده در سلول بنیادی سلولی، تیم نشان داده است که ساعت شبانه روزی پوست در هماهنگی فیزیولوژی روزانه این بافت نقش اساسی دارد. این هماهنگی با یکپارچه سازی سیگنال های مغزی و گاهی اوقات با اصلاح آنها، عملکرد صحیح پوست را تضمین می کند.

یک کشف شگفت‌انگیز این بود که در غیاب ساعت محیطی، ساعت مرکزی بدن، ریتم شبانه‌روزی پوست را حفظ می‌کند، اما برعکس معمول کار می‌کند (یعنی در یک برنامه زمانی مخالف). به عنوان مثال، محققان مشاهده کردند که تکثیر DNA، اگر فقط توسط ساعت مرکزی تنظیم شود، در طول روز، زمانی که پوست در معرض نور ماوراء بنفش قرار می گیرد، رخ می دهد که خطر تجمع جهش ها را افزایش می دهد.

این پدیده اهمیت ساعت محیطی را برجسته می کند، که نه تنها سیگنال هایی را از ساعت مرکزی دریافت می کند – که ریتم های کل ارگانیسم را هماهنگ می کند – بلکه این سیگنال ها را با نیازهای خاص بافتی که در آن قرار دارند (در مورد سلول های بنیادی پوست، تکثیر DNA پس از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش در طول روز به اوج خود می رسد).

دکتر توماس مورتیمر، عضو فوق دکتری در IRB بارسلونا، و دکتر پاتریک-سایمون ولز، از موسسه تحقیقاتی بیمارستان دل مار، این پروژه را به همراه دکتر. آزنار بنیتا و مونوز کانووس.