Los genes que regulan el ritmo circadiano del hígado, al descubierto

Una investigación realizada por la Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza) ha evidenciado cómo los genes del hígado realizan sus funciones metabólicas tanto en el espacio como en la hora del día. El estudio se ha realizado al monitorear casi 5.000 genes a nivel de la célula individual a lo largo de un período de 24 horas. Los investigadores han modelado cómo el reloj circadiano y las funciones hepáticas se cruzan a lo largo del día en sincronía con el ciclo de alimentación-ayuno.

"Nada en la biología es estático. Los procesos biológicos fluctúan a lo largo del tiempo, y si queremos obtener una imagen precisa de las células, tejidos u órganos tenemos que tener en cuenta sus patrones temporales. De hecho, este esfuerzo ha dado lugar a todo un campo de estudio conocido como cronobiología", han explicado los autores del estudio.

Hígado y regulación del reloj circadiano

En esta línea, los expertos han señalado que el hígado es un ejemplo perfecto. “Todo lo que comemos o bebemos es eventualmente procesado allí para separar los nutrientes de los desechos y regular el equilibrio metabólico del cuerpo. De hecho, el hígado como un todo está extensamente regulado por el tiempo, y este patrón está orquestado por el llamado reloj circadiano, el metrónomo interno de nuestro cuerpo, así como por señales bioquímicas y ritmos de alimentación”, han argumentado.

En un primer estudio, los científicos han sido capaces de monitorizar los cambios espaciales de la expresión génica dentro de los lóbulos del hígado en relación con el reloj circadiano. La investigación ha descubierto previamente conexiones entre el reloj circadiano y las proteínas del hígado, nuestros ciclos celulares, e incluso la estructura tridimensional de la cromatina, el ADN fuertemente empaquetado en el núcleo de la célula.

Estudio con 5.000 genes en células hepáticas

Aprovechando la capacidad de analizar el tejido hepático en cada célula individual, los investigadores han estudiado aproximadamente 5.000 genes en células hepáticas en varios puntos temporales a lo largo de las 24 horas del día. Luego clasificaron estadísticamente los patrones espacio-temporales que descubrieron con un modelo que puede capturar tanto las variaciones espaciales como temporales en los niveles de ARN mensajero (ARNm), un marcador de la expresión genética.

El estudio ha revelado que muchos de los genes del hígado parecen ser tanto zonificados como rítmicos, lo que significa que están regulados tanto por su ubicación en el hígado como por la hora del día. Estos genes regulados dualmente están vinculados en su mayor parte a funciones clave del hígado, por ejemplo, el metabolismo de los lípidos, los carbohidratos y los aminoácidos, pero también incluyen algunos genes que nunca se han asociado con el metabolismo, por ejemplo, los genes relacionados con las proteínas chaperonas, que ayudan a otras biomoléculas a cambiar su estructura tridimensional o incluso a ensamblar y desensamblar.

"El trabajo revela una riqueza de la dinámica de la expresión génica espacio-temporal del hígado, y muestra cómo la compartimentación de la función hepática tanto en el espacio como en el tiempo es el sello distintivo de la actividad metabólica en el hígado de los mamíferos", ha sentenciado uno de los autores, Felix Naef.