La diabetes: Cuando los ritmos circadianos de los lípidos van mal

Un equipo de Ginebra (Suiza) demuestra que la alteración de los perfiles temporales de los lípidos en la diabetes de tipo 2 endurece la membrana de las células endocrinas pancreáticas, lo que podría alterar su función.

21.09.2022 - Suiza

Como todos los seres vivos, los procesos fisiológicos humanos están influidos por los ritmos circadianos. La alteración de nuestros relojes internos debido a un estilo de vida cada vez más desequilibrado está directamente relacionada con la explosión de casos de diabetes de tipo 2. ¿Por qué mecanismo? Un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y de los Hospitales Universitarios de Ginebra (HUG), en Suiza, levanta parte del velo: esta perturbación perturba el metabolismo de los lípidos en las células que secretan las hormonas reguladoras de la glucosa. Los esfingolípidos y los fosfolípidos, lípidos situados en la membrana celular, parecen estar especialmente afectados. Este cambio en los perfiles de los lípidos conduce entonces a una rigidez de la membrana de estas células. Estos resultados, que se leerán en la revista PLOS Biology, aportan una prueba más de la importancia de los ritmos circadianos en los trastornos metabólicos.

Los lípidos tienen una gran variedad de funciones celulares. Como uno de los principales componentes de las membranas celulares, participan en las vías de señalización a través de las cuales las células se comunican entre sí y con su entorno. "Hace tiempo que sabemos que la alteración de los relojes circadianos estaba estrechamente relacionada con las enfermedades metabólicas, como la diabetes de tipo 2, en la que el organismo ya no es capaz de regular eficazmente los niveles de azúcar en sangre", explica Charna Dibner, profesora de los Departamentos de Cirugía y de Fisiología Celular y Metabolismo, así como del Centro de Diabetes de la Facultad de Medicina de la UNIGE y del HUG, que ha dirigido esta investigación. "También está establecido que los lípidos juegan un papel importante en los trastornos metabólicos. Pero el impacto de los ritmos circadianos en las funciones lipídicas seguía siendo desconocido".

Un complejo modelo in vitro de relojes moleculares humanos

Los islotes de Langerhans son agrupaciones de distintos tipos de células endocrinas situadas en el páncreas, especialmente responsables de la secreción de insulina y glucagón, las hormonas que regulan la glucosa en sangre. Para entender cómo influyen los lípidos en los ritmos circadianos, los científicos analizaron los perfiles de oscilación de más de 1.000 lípidos en islotes humanos de personas con diabetes de tipo 2 y de individuos sanos. "El diseño experimental que utilizamos es especialmente complejo", explica Volodymyr Petrenko, investigador del laboratorio de Charna Dibner y primer autor de este estudio. "Cuando estudiamos un músculo, por ejemplo, podemos tomar una biopsia cada hora. Pero cuando se trata de órganos internos como el corazón, el hígado o el páncreas, como en este caso, esto es por supuesto imposible. Por eso tuvimos que desarrollar un modelo de relojes moleculares alterados in vitro con islotes pancreáticos humanos".

En un organismo vivo, un reloj central en el cerebro orquesta los relojes periféricos en las células de todos los órganos en función de los estímulos externos. En el laboratorio, los científicos han sustituido artificialmente este reloj central para resincronizar las células. "De hecho, in vitro, cada célula conserva su propia ritmicidad, pero sin coordinación global. Sin embargo, nuestro trabajo se dirige precisamente a comprender cómo los ritmos, formados en una población multicelular necesaria para el funcionamiento del páncreas endocrino como entidad, controlan el metabolismo de los lípidos intracelulares", añade Volodymyr Petrenko.

Un endurecimiento de la membrana

La comparación de los islotes de personas con diabetes de tipo 2 y de personas sanas demostró que los perfiles lipídicos oscilan durante el día mucho más de lo que se pensaba. "Y no sólo son diferentes los perfiles lipídicos de los islotes de los diabéticos y de los no diabéticos, sino que también difiere la forma en que oscilan a lo largo del día".

Además, los científicos observaron un cambio especialmente grande en el perfil temporal de fosfolípidos y esfingolípidos, dos clases de lípidos que son los principales componentes de la membrana celular. "Estudios recientes han demostrado una relación entre estos fosfolípidos y esfingolípidos y la pérdida de capacidad de producción de insulina típica de la diabetes de tipo 2", explica Charna Dibner. "Nuestro estudio va en la misma dirección: observamos que los islotes con relojes alterados tenían una acumulación de fosfo y esfingolípidos que endurecían la membrana. Esto puede afectar a la capacidad de la célula para detectar señales ambientales y, por tanto, para secretar insulina cuando sea necesario." Además, los científicos pudieron reproducir el fenómeno con células pancreáticas sanas al perturbar artificialmente sus relojes circadianos. Los estudios continuarán para comprender la causa exacta y el mecanismo de este fenómeno.

¿Promover cambios en el estilo de vida?

Este trabajo establece por primera vez una relación directa entre la alteración de los relojes circadianos y las alteraciones lipídicas típicas de los diabéticos. Estos datos de investigación básica sientan las bases para la investigación con pacientes. El equipo de investigación de Charna Dibner está realizando actualmente dos estudios aplicados: el primero, en colaboración con especialistas en nutrición de los Hospitales Universitarios de Ginebra, explora los beneficios potenciales del ayuno intermitente desde la perspectiva de la medicina personalizada, teniendo en cuenta el perfil circadiano preciso de cada individuo. El segundo, en colaboración con la Universidad de Maastricht (Países Bajos), pretende resincronizar a los pacientes con la ayuda de lámparas solares.

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