Un estudio publicado por Proceedings of the National Academy of Sciences y realizado por investigadores de Northwestern Medicine identificó cómo la alteración del ritmo circadiano en el tejido muscular, combinada con una alimentación alta en grasas y carbohidratos, acelera el desarrollo de intolerancia a la glucosa en modelos animales -sobre todo ratones-, incluso sin que existan cambios en el peso corporal.
El hallazgo subraya la importancia del reloj biológico muscular en la regulación metabólica y plantea nuevas preguntas sobre el papel de los ritmos circadianos en enfermedades como la diabetes tipo 2.
El trabajo fue dirigido por la Dra. Clara Peek, profesora adjunta de Bioquímica, Genética Molecular y Medicina en la División de Endocrinología, Metabolismo y Medicina Molecular de la Universidad Northwestern. La primera autora fue Claire Chaikin, estudiante del Programa de Posgrado en Ciencias de la Vida de Driskill.
Ambas lideraron un equipo que analizó el impacto de la desincronización del reloj circadiano del músculo esquelético en condiciones de estrés metabólico inducido por una dieta desequilibrada.
Qué es el reloj circadiano muscular y cómo afecta al metabolismo
El cuerpo humano cuenta con un sistema interno de temporización conocido como reloj circadiano, compuesto por proteínas llamadas factores de transcripción, que regulan funciones fisiológicas según el ciclo de luz y oscuridad de 24 horas, explicó en su artículo el medio de ciencia Medical Xpress.
Este sistema está presente en múltiples tejidos, incluido el músculo esquelético, donde influye en el consumo de nutrientes y la producción de energía.
Según explicó Peek en el comunicado de la universidad, alteraciones ambientales comunes como el trabajo por turnos, el jet lag o la falta de sueño pueden desorganizar este reloj muscular, afectando la capacidad del organismo para procesar correctamente la glucosa.
Esa desincronización, en combinación con una dieta alta en grasas y azúcares, podría aumentar el riesgo de desarrollar intolerancia a la glucosa y eventualmente diabetes.
Diseño experimental: dieta, genes y modelos murinos
El equipo estudió ratones modificados genéticamente para carecer del gen BMAL1, una pieza clave del reloj circadiano. Los animales fueron alimentados con una dieta rica en grasas y carbohidratos, similar a la que contribuye al sobrepeso humano.
Aunque estos ratones no presentaron diferencias significativas en cuanto al aumento de peso frente a los ratones de control, sí desarrollaron de forma más rápida una intolerancia a la glucosa, un marcador temprano de disfunción metabólica.
Esto sugiere que los efectos del reloj circadiano alterado sobre el metabolismo ocurren de forma independiente al índice de masa corporal.
Consecuencias metabólicas de perder BMAL1 en el músculo
Los científicos realizaron análisis moleculares como la secuenciación de ARN y el perfil de metabolitos en los músculos de los ratones sin BMAL1. Observaron una alteración en la glucólisis, la vía metabólica responsable de convertir la glucosa en ATP, es decir, en energía celular, informaron desde la universidad.
La interrupción de este proceso en las primeras fases impidió una adecuada utilización de la glucosa por parte del tejido muscular. Como resultado, los ratones desarrollaron un fenotipo diabético, lo que confirma que el reloj circadiano muscular tiene un papel fundamental en la homeostasis de la glucosa.
“La pérdida de este factor circadiano en el músculo empeoró el desarrollo de un fenotipo diabético en los ratones”, explicó Peek en declaraciones recogidas por Medical Xpress.
Durante la obesidad inducida por la dieta, el gen BMAL1 no actúa de forma aislada. Según el estudio, interactúa con la vía del factor inducible por hipoxia (HIF), que permite al músculo adaptarse al estrés nutricional. Cuando se interrumpe BMAL1, también se pierde esta cooperación con HIF, agravando la disfunción metabólica.
Para comprobar esta conexión, el equipo desarrolló un nuevo modelo genético en ratones que permitió restaurar la actividad del HIF en los músculos con deficiencia de BMAL1. El experimento fue exitoso: los animales recuperaron la tolerancia a la glucosa, pese a seguir consumiendo una dieta rica en grasas.
“Cuando se altera el reloj del músculo, se pierde esta conexión con HIF y esto es lo que conduce a un empeoramiento del metabolismo de la glucosa en el músculo”, indicó Peek en el artículo publicado por Northwestern University.
Aplicaciones potenciales y próximos pasos de investigación
El equipo busca ahora determinar con mayor precisión si el ritmo circadiano muscular ya está alterado de forma espontánea en modelos animales con obesidad inducida por dieta, sin necesidad de manipulaciones genéticas previas.
La intención es cuantificar en qué medida esa alteración contribuye al desarrollo de la resistencia a la insulina, paso previo a la diabetes tipo 2.
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