El reloj circadiano relacionado con la obesidad, la diabetes y los ataques cardíacos

La alteración del ritmo circadiano del cuerpo puede conducir no solo a la obesidad, sino que también puede aumentar el riesgo de diabetes y enfermedades cardíacas.

Este es el primer estudio que muestra definitivamente que la actividad de la insulina está controlada por el reloj biológico circadiano del cuerpo. El estudio, que fue publicado el 21 de febrero en la revista Current Biology , ayuda a explicar por qué no solo importa lo que come, sino también cuándo come.

La investigación fue realizada por un equipo de científicos de Vanderbilt dirigido por el profesor de ciencias biológicas Carl Johnson y los profesores de fisiología molecular y biofísica Owen McGuinness y David Wasserman.

“Nuestro estudio confirma que no es solo lo que come y cuánto come lo que es importante para un estilo de vida saludable, sino que también es muy importante cuándo come”, dijo el becario postdoctoral Shu-qun Shi, quien realizó el experimento con el asistente de investigación. Tasneem Ansari en el Centro de Fenotipado Metabólico del Ratón del Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt.

En los últimos años, varios estudios tanto en ratones como en hombres han encontrado una variedad de vínculos entre el funcionamiento del reloj biológico del cuerpo y varios aspectos de su metabolismo, los procesos físicos y químicos que proporcionan energía y producen, mantienen y destruyen los tejidos. En general, se asumió que estas variaciones fueron causadas en respuesta a la insulina, que es una de las hormonas metabólicas más potentes. Sin embargo, nadie había determinado realmente que la acción de la insulina sigue un ciclo de 24 horas o lo que sucede cuando se interrumpe el reloj circadiano del cuerpo.

Debido a que son nocturnos, los ratones tienen un ritmo circadiano que es la imagen especular del de los humanos: están activos durante la noche y duermen durante el día. De lo contrario, los científicos han descubierto que el sistema de cronometraje interno de las dos especies opera casi de la misma manera a nivel molecular. La mayoría de los tipos de células contienen sus propios relojes moleculares, todos los cuales están controlados por un reloj circadiano maestro en el cerebro.

“La gente sospechaba que la respuesta de nuestras células a la insulina tenía un ciclo circadiano, pero somos los primeros en medirlo”, dijo McGuinness. “El reloj maestro del sistema nervioso central impulsa el ciclo y sigue la respuesta de la insulina”.

La insulina, que se produce en el páncreas, juega un papel clave en la regulación del metabolismo de las grasas y los carbohidratos del cuerpo. Cuando comemos, nuestra digestión descompone los carbohidratos de nuestra comida en glucosa, azúcar simple, que se absorbe en el torrente sanguíneo. Demasiada glucosa en la sangre es tóxica, por lo que una de las funciones de la insulina es estimular la transferencia de glucosa a nuestras células, eliminando así el exceso de glucosa de la sangre. Específicamente, se requiere insulina para mover la glucosa al hígado, los músculos y las células grasas. También bloquea el proceso de quemar grasa para obtener energía.

La acción de la insulina, la capacidad de la hormona para eliminar la glucosa de la sangre, puede verse reducida por varios factores y se denomina resistencia a la insulina. El estudio encontró que los tejidos normales de ratón “de tipo salvaje” son relativamente resistentes a la insulina durante la fase inactiva / de ayuno, mientras que se vuelven más sensibles a la insulina (por lo tanto, más capaces de transferir glucosa fuera de la sangre) durante la fase de alta actividad / alimentación de su ciclo de 24 horas. Como resultado, la glucosa se convierte principalmente en grasa durante la fase inactiva y se utiliza como energía y para la construcción de otros tejidos durante la fase de alta actividad.

“Por eso es bueno ayunar todos los días … no comer nada entre la cena y el desayuno”, dice Johnson.

Los investigadores también examinaron qué sucedió con la acción de la insulina cuando se interrumpieron los relojes circadianos de ratones individuales. Un método que utilizaron fue el de estudiar ratones “knock-out” especiales a los que se les había eliminado uno de los genes necesarios para la función adecuada del reloj biológico. Descubrieron que estos ratones parecían estar bloqueados en un modo resistente a la insulina durante todo el día, comparable a la fase inactiva / en ayunas. Después de alimentarse con una dieta alta en grasas, tendían a ganar más peso y a llevar más grasa que los ratones de tipo salvaje. Sin embargo, suministrarles la proteína producida por el gen faltante restableció su ritmo circadiano, redujo su resistencia a la insulina y les impidió ganar un exceso de grasa.

Otro enfoque fue colocar ratones normales “de tipo salvaje” en un entorno constantemente iluminado que interrumpiera su ciclo circadiano. En este caso, encontraron que los ratones estaban encerrados en la fase inactiva / de ayuno, desarrollaron una mayor proporción de grasa corporal y ganaron más peso con una dieta alta en grasas que los ratones de tipo salvaje a pesar de que en realidad comían menos comida. La obesidad y la resistencia a la insulina que la acompaña aumentan el riesgo de diabetes y enfermedades cardiovasculares.

Según los investigadores, esto ayuda a explicar el aumento de la frecuencia de la obesidad y la diabetes entre los trabajadores del turno de noche y las personas que sufren interrupciones en sus relojes y patrones normales de sueño.

Los investigadores también encontraron que las dietas ricas en grasas interrumpieron el reloj circadiano de los ratones de tipo salvaje que viven en un ciclo normal de día y noche. Como resultado, su ciclo de insulina pasó por defecto a la fase inactiva / de ayuno, lo que ayuda a explicar por qué las dietas altas en grasas conducen a un aumento de peso.