Novas descobertas sobre a maquinaria do relógio circadiano nos precursores das células de gordura podem explicar por que os trabalhadores em turnos são propensos a doenças metabólicas, como diabetes, um estudo de Stanford descobriu.

Um relógio circadiano está embutido nas células-tronco que dão origem à gordura e desempenha um papel decisivo na determinação de quando as células amadurecem, de acordo com um novo estudo realizado por pesquisadores da Stanford University School of Medicine.

O estudo, que foi publicado online em 28 de novembro em Relatórios de Célula , mostra que as células precursoras de adipócitos, como essas células-tronco são chamadas, têm um relógio circadiano que funciona de maneira diferente do tipo encontrado na maioria das outras células do corpo. Perturbar o relógio muda o ritmo no qual as células se transformam em adipócitos maduros, ou células de gordura. As descobertas podem ajudar a explicar por que os trabalhadores noturnos estão em risco de doenças metabólicas, como diabetes.

"Antes deste estudo, sabíamos que podíamos perturbar o relógio circadiano de alguém e mudar seu metabolismo, mas como isso aconteceu a nível celular e molecular era muito misterioso, "disse Brian Feldman, MD, PhD, autor sênior do estudo e professor assistente de pediatria em Stanford. Pós-doutorado Abhishek Aggarwal, PhD, e assistente de pesquisa Maria José Costa PhD, compartilhar a autoria do lead.

Pesquisas anteriores haviam mostrado que as células de gordura maduras têm um relógio circadiano, mas não se sabia se existia um relógio em suas células-tronco. O papel do relógio em ajudar as células a decidir quando amadurecer foi uma surpresa para os pesquisadores.

Uma proteína específica, uma engrenagem no funcionamento do relógio, conduz o processo de diferenciação das células, A equipe de Feldman encontrou. "Achamos que esse mecanismo impede a produção de adipócitos quando você não precisa, " ele disse.

Integrando sinais de hormônio

Vários sinais hormonais que influenciam a maturação da gordura aumentam e diminuem nos padrões ao longo do dia. Glicocorticóides, como o cortisol, o hormônio do estresse, são tipicamente mais elevados logo antes de acordar. A insulina aumenta em resposta às refeições. Em uma placa de laboratório, células precursoras de adipócitos podem ser induzidas a amadurecer pela adição de grandes doses de glicocorticóides ou insulina, mas as células não amadurecem toda vez que o corpo experimenta surtos desses hormônios na vida real.

"As células não recebem qualquer sinal de 'vá ou não' para se diferenciar, "Feldman disse." Incorporar um relógio na via de diferenciação integra todos os sinais. Todos eles precisam estar alinhados antes que as células avancem. "

Na maioria dos tipos de células, a maquinaria do relógio circadiano central consiste em uma família de proteínas, cujos níveis oscilam ao longo do dia, codificado por três genes:Per1, Per2 e Per3.

Para procurar um relógio circadiano em células precursoras de adipócitos, A equipe de Feldman precisava rastrear as células em ratos vivos. Eles desenvolveram várias linhagens de camundongos geneticamente modificados para seus experimentos.

Primeiro, eles usaram camundongos cujas células expressam luciferase, uma proteína fluorescente, sempre que o gene Per2 é expresso, que eles usaram para mostrar que as células precursoras de adipócitos têm um relógio circadiano; as células exibem oscilações diárias na expressão de Per2.

A equipe então estudou o que aconteceu durante um dia inteiro com a expressão dos três genes PER em camundongos que foram mantidos na escuridão constante. Manter os animais no escuro permite aos pesquisadores separar as funções intrínsecas do relógio circadiano daquelas que ocorrem em resposta a ciclos externos de luz escura.

Para sua surpresa, os pesquisadores viram que Per1, um componente central do relógio circadiano na maioria dos tipos de células, não oscila nas células precursoras dos adipócitos. Contudo, a expressão dos genes Per2 e Per3 oscila em um ritmo diário. As oscilações de Per3 eram intrigantes porque o gene anteriormente havia sido considerado sem importância, já que os ratos sem Per3 não mostram grandes mudanças em seus padrões de sono-vigília.

Mas experimentos de acompanhamento pela equipe de Feldman demonstraram que Per3 desempenha um grande papel nas células precursoras de adipócitos. Camundongos sem o gene Per3 apresentaram níveis mais elevados de maturação de células de gordura do que aqueles com gene Per3 funcional, e camundongos que superexpressaram Per3 bloquearam a maturação das células de gordura. A proteína Per3 atua diretamente com outra proteína para regular um gene conhecido por iniciar o processo de maturação das células, os pesquisadores descobriram.

Efeitos do trabalho por turnos

Uma extensa pesquisa mostrou que os trabalhadores de turno tardio, que ficam acordados à noite e dormindo durante o dia, correm maior risco de diabetes e obesidade. Mas os cientistas não sabem por quê.

"Este trabalho está conectando os pontos de como ritmos biológicos alterados podem levar a distúrbios metabólicos, "Feldman disse. Naqueles que dormem à noite, o relógio circadiano das células precursoras dos adipócitos protege contra o amadurecimento de muitas células de gordura. "Mas o que acontece com os trabalhadores por turnos é que isso acaba trabalhando contra você, "disse ele." Se o ritmo de produção de adipócitos maduros for prejudicado e você não estiver produzindo adipócitos quando deveria, isso pode colocá-lo em maior risco de desenvolver diabetes no futuro. "

Pesquisas futuras podem abordar como a descoberta pode ajudar a prevenir doenças metabólicas, Feldman disse, embora ele tenha alertado que usar a nova descoberta para prevenir o amadurecimento das células de gordura não seria necessariamente desejável. A gordura extra da dieta irá para outros tecidos se não puder ser armazenada nas células de gordura, e o excesso de gordura em locais como o fígado ou músculo pode ser prejudicial.

A nova pesquisa também ilumina uma questão muito debatida:Devemos evitar lanches à noite?

"Tenho que dizer, Eu acho que há alguma verdade nisso, "Feldman disse." Eu acho que o momento de nossas refeições é um fator esquecido; nossos corpos funcionam melhor se comermos em períodos definidos durante o dia, e não durante os períodos em que não devemos estar ativos. "