Identificado un circuito circadiano que proporciona información sobre cambios ambientales lumínicos a las células del intestino

Amparo Tolosa, Genotipia

 

¿Cómo saben las células internas del organismo que es de día o de noche? ¿Cómo afecta la pérdida de sincronía entre nuestro reloj interno y del ciclo ambiental diario a la salud?

Las personas estamos adaptadas a las diferentes fases del día. Nuestra especie se ha adaptado a tener su máxima actividad durante el día y a descansar durante la noche. Consecuentemente, muchos procesos de nuestro organismo (el sueño, la alimentación, la temperatura corporal, liberación de algunas hormonas…) muestran oscilaciones periódicas reguladas por un reloj biológico que los ajusta a las fases del día.

Cuando el reloj biológico interno no está sincronizado con el ciclo ambiental externo aumenta el riesgo a desarrollar diversas enfermedades, como trastornos del sueño, problemas metabólicos o cáncer, muchas de ellas con un componente común: el sistema inmunitario. Esto es lo que ocurre en personas que trabajan en turno de noche o viajan a menudo a diferentes zonas horarias.

El equipo  de investigación de Henrique Veiga-Fernandes de la Universidad de Lisboa y el Centro de Investigación Champalimaud  trabaja en investigar cómo interaccionan sistema nervioso y sistema inmunitario. Su último estudio ha caracterizado un mecanismo por el que el cerebro coordina al sistema inmunitario en el intestino y sobre el ciclo día-noche para que las células del tejido ajusten sus ritmos circadianos.

Utilizando un modelo en ratón los investigadores han descubierto que un grupo de células inmunitarias presente en el intestino es especialmente susceptible a las alteraciones en los genes que regulan el reloj biológico. Estas células, conocidas como células linfoides innatas de tipo 3, tienen un papel importante en el mantenimiento de las células del intestino y constituyen una de las principales defensas de este tejido frente a agentes extracelulares.

intestino ritmo circadiano
Los investigadores han caracterizado un circuito por el que la información relativa al ciclo día-noche se transmite al intestino. Imagen: Imagen de muestra de intestino. Mark Ellisman and Tom Deerinck, National Center for Microscopy and Imaging Research.

 

El equipo de Veiga-Fernandes ha caracterizado un circuito por el que la información ambiental relativa al ciclo-día noche se transmite a las células ILC3. Sus resultados están basados en la  expresión génica de las células ILC3 cuando se altera la actividad de genes circadianos que regulan el reloj biológico central (representado por un grupo de células nerviosas localizadas en el nucleo supraquiasmático , que reciben información directa de los ojos).

A partir de los análisis, el equipo determinó que las células ILC3 necesitan tener activo un gen circadiano, denominado Arntl para expresar los receptores de membrana que marcan el intestino como su destino. En ausencia de Arntl, la función de las células ILC3 se ve afectada, lo que deriva en una reactividad del epitelio modificada y cambios en la regulación del microbioma intestinal.

Los investigadores encontraron que, de los diferentes factores que pueden regular la expresión de los genes del reloj biológico en las células ILC3, el principal es el ciclo luz-oscuridad, controlado por el núcleo supraquiasmático del cerebro. La alteración de este ritmo generado en el cerebro alteraba las oscilaciones circadianas en las células ILC3, así como la microbiota intestinal y el metabolismo.

“Este es un maravilloso ejemplo de adaptación evolutiva”, destaca Veiga-Fernandes. “Durante el periodo activo del día, que es cuando nos alimentamos, el reloj circadiano cerebral reduce la actividad de las células ILC3 para promover el metabolismo lipídico sano. Pero entonces el intestino podría dañarse durante la alimentación. Así, después de que pase el periodo de alimentarse el reloj circadiano cerebral instruye a las células ILC3 para volver al intestino, donde se necesitan para luchar frente a los invasores y promover la regeneración del epitelio”.

Los resultados del trabajo describen un mecanismo por el que el sistema nervioso interacciona con el sistema inmunitario para mantener el equilibrio en el intestino, y revela cómo las señales ambientales relacionadas con ritmos circadianos pueden transmitirse a tejidos no expuestos a las mismas.

Investigación original: Godinho-Silva C, et al. Light-entrained and brain-tuned circadian circuits regulate ILC3s and gut homeostasis. Nature. 2019. Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1579-3

Fuente: How sleepless nights compromise the health of your gut.  https://eurekalert.org/pub_releases/2019-09/ccft-hsn091619.php

 

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