I lipidi hanno una varietà di funzioni cellulari. Essendo uno dei componenti principali delle membrane cellulari, sono coinvolti nelle vie di segnalazione attraverso le quali le cellule comunicano tra loro e con il loro ambiente. Gli scienziati sanno da tempo che l’interruzione degli orologi circadiani era strettamente legata a malattie metaboliche, come il diabete di tipo 2. È inoltre accertato che i lipidi svolgono un ruolo significativo nei disordini metabolici. Ma l’impatto dei ritmi circadiani sulle funzioni lipidiche è rimasto sconosciuto. L’interruzione dei nostri orologi interni a causa di uno stile di vita sempre più squilibrato è direttamente collegata all’esplosione nei casi di diabete di tipo 2. Con quale meccanismo? Un’équipe dell’Università di Ginevra (UNIGE) e degli Ospedali universitari di Ginevra (HUG), in Svizzera, sta sollevando parte del velo: questo disturbo sconvolge il metabolismo dei lipidi nelle cellule che secernono gli ormoni regolatori del glucosio.
Queste ricerche, ora pubblicate sulla rivista PLOS Biology, forniscono ulteriori prove dell’importanza dei ritmi circadiani nei disordini metabolici. Sfingolipidi e fosfolipidi, due classi di lipidi che sono i componenti principali della membrana cellulare, sembrano essere particolarmente colpiti. Le isole di Langerhans sono gruppi di diversi tipi di cellule endocrine situate nel pancreas, in particolare responsabili della secrezione di insulina e glucagone, gli ormoni che regolano la glicemia. Questo cambiamento nei profili lipidici porta quindi a una rigidità della membrana di queste cellule. Per capire in che modo i lipidi sono influenzati dai ritmi circadiani, gli scienziati hanno analizzato i profili di oscillazione di oltre 1.000 lipidi nelle isole umane di persone con diabete di tipo 2 e di individui sani. In un organismo vivente, un orologio centrale nel cervello orchestra gli orologi periferici nelle cellule di tutti gli organi in base a stimoli esterni.
In laboratorio, gli scienziati hanno quindi sostituito artificialmente questo orologio centrale per risincronizzare le cellule. Il confronto tra le isole di persone con diabete di tipo 2 e di persone sane ha mostrato che i profili lipidici oscillano durante il giorno molto più di quanto si pensasse. E non solo i profili lipidici delle isole nei diabetici e nei non diabetici sono diversi, ma differisce anche il modo in cui oscillano nel corso della giornata. Inoltre, gli scienziati hanno osservato un cambiamento particolarmente ampio nel profilo temporale dei fosfolipidi e degli sfingolipidi. Inoltre, gli scienziati sono stati in grado di riprodurre fenomeni con cellule pancreatiche sane disturbando artificialmente i loro orologi circadiani. Una cosa che ha preoccupato i ricercatori è stato quello di monitorare più gli sfingolipidi che i fosfolipidi, e la produzione di ceramide. Quest’ultima è un prodotto della loro scissione ed è una molecola potenzialmente pericolosa.
La ceramide inizialmente è “stressogena”, potendo innescare reazioni cellulari di difesa, ma è anche uno dei mediatori iniziali del fenomeno apoptotico, ovvero di morte cellulare programmata. Tra l’altro, è la stessa che inizia i fenomeni di insulino-resistenza e a dosi sub-tossiche può riprogrammare molti aspetti del metabolismo cellulare in modalità genetica. Questo lavoro stabilisce per la prima volta un legame diretto tra l’interruzione degli orologi circadiani e i cambiamenti lipidici tipici dei diabetici. Questi dati di ricerca di base gettano le basi per la ricerca diretta con i pazienti. Il team di ricerca, infatti, sta attualmente conducendo studi applicati in collaborazione con specialisti della nutrizione presso gli Ospedali universitari di Ginevra, per esplorare i potenziali benefici del digiuno intermittente dal punto di vista della medicina personalizzata, tenendo conto del preciso profilo circadiano di ogni individuo.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
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Pubblicazioni scientifiche
Petrenko V, Sinturel F et al. PLoS Biol. 2022; 20(8):e3001725.
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