Πέμπτη, 20 Ιουνίου 2013. - Οι ερευνητές στα Ινστιτούτα Gladstone, στο Σαν Φρανσίσκο της Καλιφόρνια, ανακάλυψαν πως μια σημαντική πρωτεΐνη είναι στην άμεση εντολή του κιρκαδικού ρολογιού ή του βιολογικού ρυθμού του σώματος, πώς ρυθμίζει τις θεμελιώδεις κιρκαδικές διαδικασίες και πώς να αλλάξει η κανονική λειτουργία του μπορεί να προκαλέσει το συγχρονισμό αυτού του κρίσιμου συστήματος.
Στο τελευταίο τεύχος του περιοδικού Journal of Neuroscience, η ερευνητής της Gladstone Κατερίνα Ακασσόγλου και η ομάδα της αποκαλύπτουν σε ζωικά μοντέλα πώς η παραγωγή του υποδοχέα πρωτεΐνης ρ75 νευροτροφίνης (p75NTR) κυμαίνεται με το χρόνο με το φυσικό κιρκάδιο ρολόι του σώματος και πώς αυτές οι ρυθμικές ταλαντώσεις συμβάλλουν στη ρύθμιση των ζωτικών μεταβολικών λειτουργιών.
Αυτή η ανακάλυψη υπογραμμίζει τη μεγάλη σημασία του p75NTR, προσφέροντας μια ιδέα για το πώς το κιρκάδιο ρολόι βοηθά στη διατήρηση της συνολικής μεταβολικής υγείας του σώματος. Ουσιαστικά όλοι οι οργανισμοί στον πλανήτη, από τα βακτηρίδια έως τους ανθρώπους, έχουν ένα κιρκάδι ρολόι, έναν μηχανισμό βιολογικού χρονισμού που ταλαντώνεται με μια περίοδο περίπου 24 ωρών και συντονίζει με τον κύκλο της ημέρας και της νύχτας.
Αυτό το ρολόι επηρεάζεται από τους ρυθμούς φωτός, τη θερμοκρασία και τη διαθεσιμότητα τροφίμων και, ενδιαφέρον, πρόσφατες μελέτες έχουν επίσης βρει μια σχέση μεταξύ του κιρκάδιου ρολογιού και του μεταβολισμού. Οι σημαντικές μεταβολικές λειτουργίες επηρεάζονται επίσης σημαντικά από τα κιρκαδικά ρολόγια, επομένως δραστηριότητες όπως η εργασία σε μια νυχτερινή βάρδια μπορεί να προκαλέσουν έλλειψη ευθυγράμμισης του ρολογιού με αυξημένη μεταβολική και αυτοάνοση ασθένεια, όπως η παχυσαρκία, ο διαβήτης τύπου 2, τον καρκίνο και τη σκλήρυνση κατά πλάκας », εξηγεί ο Ακάσογλου.
«Σε αυτή τη μελέτη, το p75NTR χαρακτηρίστηκε ως ένας σημαντικός μοριακός« σύνδεσμος »μεταξύ του κιρκάδιου ρολογιού και της μεταβολικής υγείας», λέει ο Δρ. Ακασσόγλου, καθηγητής Νευρολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Σαν Φρανσίσκο (UCSF). Ο Γκλάντστοουν είναι συνδεδεμένος. Αρχικά, θεωρήθηκε ότι το p75NTR ήταν ενεργό μόνο στο νευρικό σύστημα, αλλά οι μετέπειτα μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι είναι δραστικές σε πολλούς τύπους κυττάρων σε όλο το σώμα, γεγονός που υποδηλώνει ότι επηρεάζει μια ευρεία ποικιλία βιολογικών λειτουργιών.
Πέρυσι, οι ερευνητές του Gladstone ανακάλυψαν ότι το p75NTR υπάρχει στο ήπαρ και τα λιπώδη κύτταρα και ρυθμίζει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα μιας σημαντικής μεταβολικής διαδικασίας. Δεδομένου ότι τα αποτελέσματα αυτά ανακαλύπτουν μια σχέση μεταξύ του p75NTR και του μεταβολισμού, η ερευνητική ομάδα δοκιμάστηκε, πρώτα σε ένα πιάτο Petri και μετά σε ζωικά μοντέλα, εάν υπήρχε επίσης μια σχέση μεταξύ του p75NTR και του κιρκάδιου ρολογιού.
Η ομάδα επικεντρώθηκε σε δύο γονίδια που ονομάζονται "κιρκαδικά ρυθμιστικά γονίδια", τα οποία, όπως και άλλοι όπως αυτά, βρίσκονται σε όλο το σώμα και η δραστηριότητά τους ελέγχει το κιρκάδιο ρολόι. Οι ερευνητές ήθελαν να δουν αν υπήρχε σύνδεση μεταξύ αυτών των κιρκαδικών γονιδίων και του p75NTR.
"Τα αρχικά μας πειράματα αποκάλυψαν μια τέτοια σύνδεση", θυμάται ο μεταδιδακτορικός επιστήμονας του Gladstone Bernat Baeza-Raja, κύριος συγγραφέας του άρθρου. "Στα μεμονωμένα κύτταρα, είδαμε ότι η παραγωγή του p75NTR ελέγχθηκε από το ρολόι και το Bmal1, το οποίο δεσμεύεται απευθείας στο γονίδιο που κωδικοποιεί το p75NTR και αρχίζει την παραγωγή της πρωτεΐνης", προσθέτει.
Αλλά ίσως, πιο σημαντικό από τον τρόπο που παράχθηκε το p75NTR ήταν πότε. Η ομάδα διαπίστωσε ότι η παραγωγή p75NTR, όπως και τα ίδια τα κιρκάδια γονίδια ρολογιού, ταλαντεύεται σε ένα 24ωρο κύκλο συγχρονισμού με το φυσικό κιρκαδικό ρυθμό των κυττάρων, τα ευρήματα που υποστήριζαν τα πειράματα σε μοντέλα ποντικών.
Και όταν η ομάδα τροποποίησε γενετικά μια ομάδα ποντικών έτσι ώστε να μην έχουν τα γονίδια του κιρκαδικού ρολογιού, όλα τα άλλα ήταν εκτός συγχρονισμού. Η κιρκαδική ταλάντωση της παραγωγής p75NTR διακόπτεται και τα επίπεδα ρ75ΝΤΚ μειώνονται.
Ωστόσο, αυτό που ήταν πιο συναρπαστικό, λένε οι ερευνητές, ήταν πως μια πτώση στα επίπεδα του p75NTR επηρέασε τότε μια μεγάλη ποικιλία κιρκαδικών συστημάτων ρολογιού. Συγκεκριμένα, οι τακτικές ταλαντώσεις άλλων κιρκαδικών γονιδίων στον εγκέφαλο και στο ήπαρ υπέστησαν διαταραχές, καθώς και τα γονίδια που είναι γνωστό ότι ρυθμίζουν το μεταβολισμό της γλυκόζης και του λιπιδίου.
"Η διαπίστωση ότι η απώλεια του p75NTR επηρεάζει τα κιρκάδια και τα μεταβολικά συστήματα είναι ισχυρή ένδειξη ότι αυτή η πρωτεΐνη είναι στενά συνδεδεμένη και με τις δύο", δήλωσε ο διευθυντής του Ινστιτούτου Επιστημών Ζωής Alan Saltiel, ο οποίος είναι επίσης καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Michigan και δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Θα είναι ενδιαφέρον να δούμε τι άλλες ιδέες θα δουν ο Δρ Akassoglou και η ομάδα του, καθώς θα συνεχίσουν να εξετάζουν το ρόλο του p75NTR στα κιρκαδικά ρολόγια και τη μεταβολική λειτουργία».
"Παρόλο που τα αποτελέσματα αυτά αποκαλύπτουν ότι το p75NTR είναι ένας σημαντικός σύνδεσμος μεταξύ των κιρκαδικών ρολογιών και του μεταβολισμού, το σύστημα είναι περίπλοκο και υπάρχουν πιθανώς άλλοι παράγοντες που παίζουν", δήλωσε ο Ακάσογλου. "Σήμερα εργαζόμαστε για να προσδιορίσουμε τη σχέση μεταξύ του κιρκαδικού ρολογιού, τον μεταβολισμό και το ανοσοποιητικό σύστημα, έτσι ώστε μια μέρα θα μπορούσαμε να αναπτύξουμε θεραπείες για τη θεραπεία ασθενειών που επηρεάζονται από τη διάσπαση του κιρκαδικού ρολογιού, που περιλαμβάνει όχι μόνο την παχυσαρκία και τον διαβήτη, αλλά και τη δυνητικά πολλαπλή σκλήρυνση και ακόμη και τη νόσο του Alzheimer.
Πηγή:
Ετικέτες:
Ευεξία Δίαιτα Και Διατροφή, Διαφορετικός
Στο τελευταίο τεύχος του περιοδικού Journal of Neuroscience, η ερευνητής της Gladstone Κατερίνα Ακασσόγλου και η ομάδα της αποκαλύπτουν σε ζωικά μοντέλα πώς η παραγωγή του υποδοχέα πρωτεΐνης ρ75 νευροτροφίνης (p75NTR) κυμαίνεται με το χρόνο με το φυσικό κιρκάδιο ρολόι του σώματος και πώς αυτές οι ρυθμικές ταλαντώσεις συμβάλλουν στη ρύθμιση των ζωτικών μεταβολικών λειτουργιών.
Αυτή η ανακάλυψη υπογραμμίζει τη μεγάλη σημασία του p75NTR, προσφέροντας μια ιδέα για το πώς το κιρκάδιο ρολόι βοηθά στη διατήρηση της συνολικής μεταβολικής υγείας του σώματος. Ουσιαστικά όλοι οι οργανισμοί στον πλανήτη, από τα βακτηρίδια έως τους ανθρώπους, έχουν ένα κιρκάδι ρολόι, έναν μηχανισμό βιολογικού χρονισμού που ταλαντώνεται με μια περίοδο περίπου 24 ωρών και συντονίζει με τον κύκλο της ημέρας και της νύχτας.
Αυτό το ρολόι επηρεάζεται από τους ρυθμούς φωτός, τη θερμοκρασία και τη διαθεσιμότητα τροφίμων και, ενδιαφέρον, πρόσφατες μελέτες έχουν επίσης βρει μια σχέση μεταξύ του κιρκάδιου ρολογιού και του μεταβολισμού. Οι σημαντικές μεταβολικές λειτουργίες επηρεάζονται επίσης σημαντικά από τα κιρκαδικά ρολόγια, επομένως δραστηριότητες όπως η εργασία σε μια νυχτερινή βάρδια μπορεί να προκαλέσουν έλλειψη ευθυγράμμισης του ρολογιού με αυξημένη μεταβολική και αυτοάνοση ασθένεια, όπως η παχυσαρκία, ο διαβήτης τύπου 2, τον καρκίνο και τη σκλήρυνση κατά πλάκας », εξηγεί ο Ακάσογλου.
«Σε αυτή τη μελέτη, το p75NTR χαρακτηρίστηκε ως ένας σημαντικός μοριακός« σύνδεσμος »μεταξύ του κιρκάδιου ρολογιού και της μεταβολικής υγείας», λέει ο Δρ. Ακασσόγλου, καθηγητής Νευρολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Σαν Φρανσίσκο (UCSF). Ο Γκλάντστοουν είναι συνδεδεμένος. Αρχικά, θεωρήθηκε ότι το p75NTR ήταν ενεργό μόνο στο νευρικό σύστημα, αλλά οι μετέπειτα μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι είναι δραστικές σε πολλούς τύπους κυττάρων σε όλο το σώμα, γεγονός που υποδηλώνει ότι επηρεάζει μια ευρεία ποικιλία βιολογικών λειτουργιών.
Πέρυσι, οι ερευνητές του Gladstone ανακάλυψαν ότι το p75NTR υπάρχει στο ήπαρ και τα λιπώδη κύτταρα και ρυθμίζει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα μιας σημαντικής μεταβολικής διαδικασίας. Δεδομένου ότι τα αποτελέσματα αυτά ανακαλύπτουν μια σχέση μεταξύ του p75NTR και του μεταβολισμού, η ερευνητική ομάδα δοκιμάστηκε, πρώτα σε ένα πιάτο Petri και μετά σε ζωικά μοντέλα, εάν υπήρχε επίσης μια σχέση μεταξύ του p75NTR και του κιρκάδιου ρολογιού.
Η ομάδα επικεντρώθηκε σε δύο γονίδια που ονομάζονται "κιρκαδικά ρυθμιστικά γονίδια", τα οποία, όπως και άλλοι όπως αυτά, βρίσκονται σε όλο το σώμα και η δραστηριότητά τους ελέγχει το κιρκάδιο ρολόι. Οι ερευνητές ήθελαν να δουν αν υπήρχε σύνδεση μεταξύ αυτών των κιρκαδικών γονιδίων και του p75NTR.
"Τα αρχικά μας πειράματα αποκάλυψαν μια τέτοια σύνδεση", θυμάται ο μεταδιδακτορικός επιστήμονας του Gladstone Bernat Baeza-Raja, κύριος συγγραφέας του άρθρου. "Στα μεμονωμένα κύτταρα, είδαμε ότι η παραγωγή του p75NTR ελέγχθηκε από το ρολόι και το Bmal1, το οποίο δεσμεύεται απευθείας στο γονίδιο που κωδικοποιεί το p75NTR και αρχίζει την παραγωγή της πρωτεΐνης", προσθέτει.
Αλλά ίσως, πιο σημαντικό από τον τρόπο που παράχθηκε το p75NTR ήταν πότε. Η ομάδα διαπίστωσε ότι η παραγωγή p75NTR, όπως και τα ίδια τα κιρκάδια γονίδια ρολογιού, ταλαντεύεται σε ένα 24ωρο κύκλο συγχρονισμού με το φυσικό κιρκαδικό ρυθμό των κυττάρων, τα ευρήματα που υποστήριζαν τα πειράματα σε μοντέλα ποντικών.
Και όταν η ομάδα τροποποίησε γενετικά μια ομάδα ποντικών έτσι ώστε να μην έχουν τα γονίδια του κιρκαδικού ρολογιού, όλα τα άλλα ήταν εκτός συγχρονισμού. Η κιρκαδική ταλάντωση της παραγωγής p75NTR διακόπτεται και τα επίπεδα ρ75ΝΤΚ μειώνονται.
Ωστόσο, αυτό που ήταν πιο συναρπαστικό, λένε οι ερευνητές, ήταν πως μια πτώση στα επίπεδα του p75NTR επηρέασε τότε μια μεγάλη ποικιλία κιρκαδικών συστημάτων ρολογιού. Συγκεκριμένα, οι τακτικές ταλαντώσεις άλλων κιρκαδικών γονιδίων στον εγκέφαλο και στο ήπαρ υπέστησαν διαταραχές, καθώς και τα γονίδια που είναι γνωστό ότι ρυθμίζουν το μεταβολισμό της γλυκόζης και του λιπιδίου.
"Η διαπίστωση ότι η απώλεια του p75NTR επηρεάζει τα κιρκάδια και τα μεταβολικά συστήματα είναι ισχυρή ένδειξη ότι αυτή η πρωτεΐνη είναι στενά συνδεδεμένη και με τις δύο", δήλωσε ο διευθυντής του Ινστιτούτου Επιστημών Ζωής Alan Saltiel, ο οποίος είναι επίσης καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Michigan και δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Θα είναι ενδιαφέρον να δούμε τι άλλες ιδέες θα δουν ο Δρ Akassoglou και η ομάδα του, καθώς θα συνεχίσουν να εξετάζουν το ρόλο του p75NTR στα κιρκαδικά ρολόγια και τη μεταβολική λειτουργία».
"Παρόλο που τα αποτελέσματα αυτά αποκαλύπτουν ότι το p75NTR είναι ένας σημαντικός σύνδεσμος μεταξύ των κιρκαδικών ρολογιών και του μεταβολισμού, το σύστημα είναι περίπλοκο και υπάρχουν πιθανώς άλλοι παράγοντες που παίζουν", δήλωσε ο Ακάσογλου. "Σήμερα εργαζόμαστε για να προσδιορίσουμε τη σχέση μεταξύ του κιρκαδικού ρολογιού, τον μεταβολισμό και το ανοσοποιητικό σύστημα, έτσι ώστε μια μέρα θα μπορούσαμε να αναπτύξουμε θεραπείες για τη θεραπεία ασθενειών που επηρεάζονται από τη διάσπαση του κιρκαδικού ρολογιού, που περιλαμβάνει όχι μόνο την παχυσαρκία και τον διαβήτη, αλλά και τη δυνητικά πολλαπλή σκλήρυνση και ακόμη και τη νόσο του Alzheimer.
Πηγή:
