De ontdekking van Salk kan leiden tot veiligere behandelingen voor astma, allergieën en artritis

De ontdekking van Salk kan leiden tot veiligere behandelingen voor astma, allergieën en artritis

Wetenschappers vinden verband tussen biologische klok en suikermetabolisme

LA JOLLA, CA – Wetenschappers hebben een ontbrekende schakel ontdekt tussen de biologische klok van het lichaam en het suikermetabolisme, een bevinding die kan helpen de ernstige bijwerkingen te voorkomen van geneesmiddelen die worden gebruikt voor de behandeling van astma, allergieën en artritis.

In een artikel dat vorige week verscheen in NATUURWetenschappers van het Salk Institute for Biological Studies rapporteren dat ze hebben ontdekt dat eiwitten die de biologische ritmes van het lichaam controleren, bekend als cryptochromen, ook interageren met metabolische schakelaars die het doelwit zijn van bepaalde ontstekingsremmende medicijnen.

De bevinding suggereert dat bijwerkingen van de huidige medicijnen kunnen worden vermeden door rekening te houden met de biologische ritmes van patiënten bij het toedienen van medicijnen, of door nieuwe medicijnen te ontwikkelen die zich op de cryptochromen richten.

"We wisten dat onze slaap- en waakcyclus verband houdt met de manier waarop ons lichaam voedingsstoffen verwerkt, maar hoe dit op genetisch en moleculair niveau gebeurde, was een compleet mysterie", zegt Ronald M Evans, een professor in het Gene Expression Laboratory van Salk, die het onderzoeksteam leidde. "Nu hebben we de link tussen deze twee belangrijke systemen gevonden, die als model zou kunnen dienen voor de manier waarop andere cellulaire processen met elkaar verbonden zijn en die veelbelovend zou kunnen zijn voor betere therapieën."

Afbeelding: met dank aan Salk Institute for Biological Studies

Glucocorticoïden zijn steroïde hormonen die van nature in het lichaam voorkomen en helpen de hoeveelheid suiker in het bloed van een persoon onder controle te houden, zodat het voedingsniveau 's ochtends stijgt om de dagelijkse activiteiten te voeden en' s avonds weer daalt. Ze functioneren in cellen door interactie met glucocorticoïdereceptoren, moleculaire schakelaars aan de buitenkant van de kern, die Evans voor het eerst ontdekte in 1985.

Glucocorticoïden spelen ook een rol bij het reguleren van ontstekingen en worden gebruikt als ontstekingsremmende geneesmiddelen voor ziekten die worden veroorzaakt door een overactief immuunsysteem, zoals allergieën, astma en reumatoïde artritis. Ze worden ook gebruikt om ontstekingen bij kankerpatiënten te behandelen.

Vanwege hun rol in het suikermetabolisme kunnen de steroïden echter het normale metabolisme van een persoon verstoren, wat resulteert in gevaarlijke bijwerkingen, waaronder te hoge bloedsuikerspiegels, insulineresistentie en diabetescomplicaties.

De Salk-onderzoekers hebben mogelijk een manier gevonden om deze bijwerkingen te omzeilen door een nieuwe functie te ontdekken voor cryptochromen 1 en 2, eiwitten die voorheen bekend stonden om hun functie in de biologische klok.

De cryptochromen dienen als onderbrekingen om de activiteit van de klok te vertragen en geven aan dat onze biologische systemen elke avond tot rust moeten komen. In de ochtend stoppen ze met het remmen van de activiteit van de klok, waardoor onze fysiologie zich op gang kan brengen voor de komende dag.

In hun nieuwe studie over muizencellen deden Evans en zijn collega's de verrassende ontdekking dat cryptochromen ook interageren met glucocorticoïde-receptoren, waardoor ze helpen reguleren hoe het lichaam suiker opslaat en gebruikt.

"We ontdekten dat de cryptochromen niet alleen essentieel zijn voor het functioneren van de circadiane klok, maar dat ze ook de werking van glucocorticoïden reguleren en dus van cruciaal belang zijn voor de manier waarop de klok interageert met ons dagelijkse metabolisme van voedingsstoffen", zegt Katja A. Lamia, assistent-professor bij Het Scripps Research Institute en voormalig postdoctoraal onderzoeker in Evan's laboratorium in Salk.

Muiscellen functioneren ongeveer zoals menselijke cellen, dus de bevindingen kunnen belangrijke implicaties hebben voor de behandeling van auto-immuunziekten en kanker. Door rekening te houden met de dagelijkse stijging en daling van cryptochroomniveaus, zeggen de wetenschappers, kunnen artsen de toediening van glucocorticoïde medicijnen beter timen om bepaalde bijwerkingen die verband houden met het suikermetabolisme te voorkomen.

De ontdekking verhoogt ook de mogelijkheid om nieuwe ontstekingsremmende medicijnen te ontwikkelen die sommige bijwerkingen voorkomen door zich te richten op cryptochromen in plaats van direct op de glucocorticoïde schakelaars.

Meer in het algemeen, zegt Evans, kan de studie helpen bij het verklaren van het verband tussen slaap en het metabolisme van voedingsstoffen in ons lichaam, inclusief waarom mensen met banen die nachtwerk of onregelmatige uren vereisen een groter risico lopen op obesitas en diabetes.

"Het verstoren van de normale dag-nachtcyclus van activiteit kan voorkomen dat de biologische klok van een persoon correct synchroniseert met zijn dagelijkse patronen van voedingsstoffenmetabolisme", zegt Evans. "Als gevolg hiervan kan het lichaam suiker niet normaal opslaan en verwerken, wat leidt tot stofwisselingsziekten."

De studie werd gefinancierd door de National Institutes of Health, de Glenn Foundation for Medical Research, de Leona M. en Harry B. Helmsley Charitable Trust en de Life Sciences Research Foundation.

Over het Salk Instituut voor Biologische Studies:
Het Salk Institute for Biological Studies is een van 's werelds meest vooraanstaande instellingen voor fundamenteel onderzoek, waar internationaal gerenommeerde faculteiten fundamentele levenswetenschappelijke vragen onderzoeken in een unieke, collaboratieve en creatieve omgeving. De wetenschappers van Salk zijn zowel gericht op ontdekking als op het begeleiden van toekomstige generaties onderzoekers en leveren baanbrekende bijdragen aan ons begrip van kanker, veroudering, de ziekte van Alzheimer, diabetes en infectieziekten door neurowetenschappen, genetica, cel- en plantenbiologie en aanverwante disciplines te bestuderen.

Faculteitsprestaties zijn erkend met tal van onderscheidingen, waaronder Nobelprijzen en lidmaatschappen van de National Academy of Sciences. Het instituut, opgericht in 1960 door poliovaccinpionier Jonas Salk, MD, is een onafhankelijke non-profitorganisatie en architectonisch monument.

Voor meer informatie:
NATUUR
Auteurs: Katja A. Lamia, Stephanie J. Papp, Ruth T. Yu, Grant D. Barish, N. Henriette Uhlenhaut, Johan W. Jonker, Michael Downes, Ronald M. Evans
Cryptochromen mediëren ritmische onderdrukking van de glucocorticoïdreceptor