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Artículo especial
La importancia del reloj biológico en el desarrollo de la obesidad y de la diabetes
The importance of the biological clock in the development of obesity and diabetes
Elaine Vieira
CIBER de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas, Barcelona, España
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obesidad y s&#237;ndrome metab&#243;lico<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0145"><span class="elsevierStyleSup">1-4</span></a>&#46; En el caso de la diabetes tipo<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>2&#44; su asociaci&#243;n con las alteraciones circadianas originalmente estaba relacionada con una alteraci&#243;n de la funci&#243;n del reloj central situado en el hipot&#225;lamo&#46; Sin embargo&#44; descubrimientos recientes demuestran que los relojes moleculares perif&#233;ricos existentes en varios &#243;rganos&#44; como el h&#237;gado&#44; el m&#250;sculo&#44; el tejido adiposo&#44; y concretamente en el p&#225;ncreas&#44; juegan un papel importante en la diabetes<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0165"><span class="elsevierStyleSup">5-11</span></a>&#46; As&#237;&#44; el estudio de la biolog&#237;a del reloj pancre&#225;tico y de los otros relojes perif&#233;ricos es importante no solo para entender los ritmos circadianos y su relaci&#243;n con el metabolismo&#44; sino tambi&#233;n con el objetivo de desarrollar herramientas para la prevenci&#243;n y el tratamiento de enfermedades metab&#243;licas como la diabetes tipo<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>2&#46;</p></span><span id="sec0010" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0030">Regulaci&#243;n del reloj biol&#243;gico a nivel molecular</span><p id="par0010" class="elsevierStylePara elsevierViewall">El reloj biol&#243;gico central de los mam&#237;feros est&#225; localizado en el n&#250;cleo supraquiasm&#225;tico del hipot&#225;lamo&#44; y su mecanismo de control es a trav&#233;s de una retroalimentaci&#243;n transcripcional&#47;traslacional que involucra a un conjunto de genes llamados genes reloj &#40;<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#fig0005">fig&#46; 1</a>&#41;&#46; A nivel molecular existen 2 factores de trascripci&#243;n&#44; conocidos como CLOCK <span class="elsevierStyleItalic">&#40;circadian locomotor output cycles caput&#41;</span> y BMAL1 <span class="elsevierStyleItalic">&#40;brain and muscle ARNT-like protein</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span><span class="elsevierStyleItalic">1&#41;</span>&#44; los cuales forman el heterod&#237;mero CLOCK&#47;BMAL1 que regula la expresi&#243;n de varios genes reloj&#46;</p><elsevierMultimedia ident="fig0005"></elsevierMultimedia><p id="par0015" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Los genes regulados en su promotor por el heterod&#237;mero CLOCK&#47;BMAL1 son principalmente <span class="elsevierStyleItalic">Per1 &#40;period</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span><span class="elsevierStyleItalic">1&#41;</span>&#44; <span class="elsevierStyleItalic">Per2 &#40;period</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span><span class="elsevierStyleItalic">2&#41;</span>&#44; <span class="elsevierStyleItalic">Per3 &#40;period</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span><span class="elsevierStyleItalic">3&#41;</span>&#44; <span class="elsevierStyleItalic">Cry1 &#40;cryptochrome</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span><span class="elsevierStyleItalic">1&#41;</span>&#44; <span class="elsevierStyleItalic">Cry2 &#40;cryptochrome</span><span class="elsevierStyleHsp" style=""></span><span class="elsevierStyleItalic">2&#41;&#44; Rev-erb alpha &#40;reverse erythroblastosis virus alpha&#41;&#44; Ror alpha &#40;retinoid-related orphan receptor-alpha&#41;</span>&#46; CLOCK&#47;BMAL1 activan la transcripci&#243;n de los PER y los CRY&#46; Las prote&#237;nas PER y CRY forman heterod&#237;meros que se transportan hasta el n&#250;cleo para interaccionar con el complejo CLOCK&#47;BMAL1 disminuyendo su propia expresi&#243;n a modo de retroalimentaci&#243;n negativa&#46; Las prote&#237;nas PER y CRY tambi&#233;n son reguladas mediante su degradaci&#243;n en el citoplasma bajo el control de la fosforilaci&#243;n de la prote&#237;na case&#237;na kinasa<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>1 y as&#237; terminando el ciclo de se&#241;alizaci&#243;n circadiano&#46; Por otro lado&#44; el heterod&#237;mero CLOCK&#47;BMAL1 tambi&#233;n activa la transcripci&#243;n de <span class="elsevierStyleItalic">Rev-Erb alpha</span> y <span class="elsevierStyleItalic">Ror alpha</span>&#44; que participan en la regulaci&#243;n de la expresi&#243;n de <span class="elsevierStyleItalic">Bmal1</span> inhibiendo o activando su transcripci&#243;n&#44; respectivamente<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0200"><span class="elsevierStyleSup">12</span></a>&#46; Esta regulaci&#243;n tiene que ser muy efectiva para generar los ciclos de 24<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>h de expresi&#243;n g&#233;nica y actividades del metabolismo celular&#46;</p></span><span id="sec0015" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0035">Relaci&#243;n entre genes reloj&#44; metabolismo y enfermedades metab&#243;licas</span><p id="par0020" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La primera evidencia gen&#233;tica entre ritmos circadianos y metabolismo fue descubierta en ratones portadores de la mutaci&#243;n de Clock<span class="elsevierStyleSup">&#916;19&#47;&#916;19<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span></span><a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0175"><span class="elsevierStyleSup">7&#44;13</span></a>&#46; Estos ratones exhiben unos ritmos de alimentaci&#243;n atenuados&#44; as&#237; como hiperfagia&#44; hiperlipidemia&#44; hiperleptinemia&#44; esteatosis hep&#225;tica&#44; hiperglucemia e hipoinsulinemia&#46; La alteraci&#243;n observada en la homeostasis gluc&#237;dica de los ratones Clock<span class="elsevierStyleSup">&#916;19&#47;&#916;19</span> se caracteriza por una alteraci&#243;n en la secreci&#243;n de insulina y en la proliferaci&#243;n de los islotes pancre&#225;ticos<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0175"><span class="elsevierStyleSup">7</span></a>&#46;</p><p id="par0025" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La relaci&#243;n entre los genes clock y el control del metabolismo tambi&#233;n se ha encontrado al estudiar ratones mutantes en el gen <span class="elsevierStyleItalic">Bmal1</span>&#46; Estos trabajos revelaron que en dichos ratones&#44; adem&#225;s de presentar un comportamiento arr&#237;tmico&#44; la p&#233;rdida de BMAL1 causaba alteraciones en la adipog&#233;nesis&#44; la diferenciaci&#243;n del adipocito y metabolismo hep&#225;tico<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0210"><span class="elsevierStyleSup">14-16</span></a>&#46; Nuestro grupo demostr&#243; que la falta de otro gen reloj&#44; llamado <span class="elsevierStyleItalic">Rev-erb alpha</span>&#44; lleva a una menor secreci&#243;n de insulina y de glucag&#243;n&#44; las principales hormonas involucradas el desarrollo de la diabetes<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0185"><span class="elsevierStyleSup">9&#44;10</span></a>&#46; Adem&#225;s&#44; hemos mostrado que las dietas ricas en grasas tambi&#233;n pueden alterar la expresi&#243;n de los genes reloj&#46; De hecho&#44; ratones alimentados con dieta rica en grasa durante 6 semanas mostraban una alteraci&#243;n de la expresi&#243;n de los genes reloj en los islotes pancre&#225;ticos&#46; Dichos cambios podr&#237;an estar involucrados en los defectos observados en la funci&#243;n de las c&#233;lulas beta en modelos animales de obesidad y diabetes tipo<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>2<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0185"><span class="elsevierStyleSup">9</span></a>&#46;</p><p id="par0030" class="elsevierStylePara elsevierViewall">En los seres humanos&#44; los estudios gen&#233;ticos tambi&#233;n han mostrado un v&#237;nculo entre los genes reloj&#44; la obesidad y la diabetes tipo<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>2&#46; Por ejemplo&#44; las variantes gen&#233;ticas de <span class="elsevierStyleItalic">CLOCK</span> se han asociado con mayor susceptibilidad a la ingesta energ&#233;tica total&#44; obesidad y s&#237;ndrome metab&#243;lico<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0225"><span class="elsevierStyleSup">17&#44;18</span></a>&#46; Variantes gen&#233;ticas de BMAL1 han sido correlacionadas con la susceptibilidad a la hipertensi&#243;n y a la diabetes tipo<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>2<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0235"><span class="elsevierStyleSup">19</span></a>&#44; mientras que los polimorfismos del gen PER2 han sido asociados con altos niveles de glucosa en sangre en ayunas y obesidad abdominal<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0240"><span class="elsevierStyleSup">20&#44;21</span></a>&#46; Variantes de cry2 han sido relacionadas con diabetes tipo<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>2 y con la alteraci&#243;n de la glucemia en ayunas<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0250"><span class="elsevierStyleSup">22</span></a>&#46; Del mismo modo&#44; polimorfismos en los receptores de melatonina&#44; que desempe&#241;an un papel fundamental en la modulaci&#243;n de los ritmos circadianos&#44; tambi&#233;n han sido asociados con un deterioro de la secreci&#243;n de insulina&#44; resistencia a la insulina&#44; diabetes gestacional y diabetes tipo<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>2<a class="elsevierStyleCrossRefs" href="#bib0255"><span class="elsevierStyleSup">23-25</span></a>&#46;</p><p id="par0035" class="elsevierStylePara elsevierViewall">Estudios sobre las variaciones gen&#233;ticas del gen <span class="elsevierStyleItalic">REV-ERB ALFA</span> en personas obesas han demostrado que un polimorfismo en este gen modula la masa grasa corporal en personas tanto j&#243;venes como adultas<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0270"><span class="elsevierStyleSup">26</span></a>&#46; Otro polimorfismo en el gen <span class="elsevierStyleItalic">REV-ERB ALFA</span> fue asociado con la obesidad en 2 cohortes de poblaci&#243;n&#58; una mediterr&#225;nea y la otra de Am&#233;rica del Norte<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0275"><span class="elsevierStyleSup">27</span></a>&#46; M&#225;s recientemente&#44; nuestro grupo identific&#243; el SNP rs939347 situado en la regi&#243;n promotora del gen <span class="elsevierStyleItalic">REV-ERB ALFA</span>&#59; este polimorfismo se asoci&#243; con la obesidad en la poblaci&#243;n masculina espa&#241;ola&#44; lo que indica un papel espec&#237;fico del g&#233;nero en la variaci&#243;n gen&#233;tica de <span class="elsevierStyleItalic">REV-ERB ALFA</span> en el desarrollo de la obesidad<a class="elsevierStyleCrossRef" href="#bib0280"><span class="elsevierStyleSup">28</span></a>&#46; En tejido adiposo visceral de sujetos obesos m&#243;rbidos hemos demostrado que el patr&#243;n circadiano de expresi&#243;n de los genes reloj <span class="elsevierStyleItalic">CRY2</span> y <span class="elsevierStyleItalic">REV-ERB ALFA</span> est&#225; alterado en comparaci&#243;n con sujetos delgados&#46; As&#237; mismo&#44; identificamos el gen <span class="elsevierStyleItalic">REV-ERB ALFA</span> como uno de los genes reloj m&#225;s importantes asociados con el s&#237;ndrome metab&#243;lico&#46; Estos resultados demuestran el papel desempe&#241;ado por <span class="elsevierStyleItalic">REV-ERB ALFA</span> en la obesidad humana&#46; As&#237;&#44; varias observaciones gen&#233;ticas en seres humanos indican la existencia de una estrecha relaci&#243;n entre disfunci&#243;n de los genes reloj y condiciones patol&#243;gicas tales como el s&#237;ndrome metab&#243;lico&#44; la obesidad y la diabetes tipo<span class="elsevierStyleHsp" style=""></span>2&#46;</p></span><span id="sec0020" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0040">Conclusiones</span><p id="par0040" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La prevalencia y el creciente aumento de la incidencia de la diabetes y sus complicaciones han generado gran inter&#233;s en diseccionar los mecanismos que regulan el metabolismo de la glucosa y la secreci&#243;n de insulina&#46; La interacci&#243;n entre el reloj biol&#243;gico y los sistemas metab&#243;licos es compleja e involucra el sistema nervioso y los tejidos perif&#233;ricos para la correcta coordinaci&#243;n de los sistemas metab&#243;licos y de comportamiento&#46;</p><p id="par0045" class="elsevierStylePara elsevierViewall">As&#237;&#44; las conclusiones obtenidas de los distintos estudios cient&#237;ficos realizados hasta la actualidad indican que el funcionamiento correcto de relojes centrales y perif&#233;ricos es crucial para el bienestar del organismo&#46; La interrupci&#243;n de los ritmos circadianos se ha implicado en la patogenia de varias enfermedades&#44; incluyendo las enfermedades metab&#243;licas&#46; Por lo tanto&#44; un mejor entendimiento de la funci&#243;n del reloj molecular en la regulaci&#243;n de los procesos fisiol&#243;gicos diarios permitir&#237;a el desarrollo de tratamientos terap&#233;uticos m&#225;s eficientes y mejores estrategias preventivas para el manejo de la diabetes&#44; la obesidad y otros trastornos metab&#243;licos&#46;</p></span><span id="sec0025" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0045">Responsabilidades &#233;ticas</span><span id="sec0030" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0050">Protecci&#243;n de personas y animales</span><p id="par0050" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La autora declara que los procedimientos seguidos se conformaron a las normas &#233;ticas del comit&#233; de experimentaci&#243;n humana responsable y de acuerdo con la Asociaci&#243;n M&#233;dica Mundial y la Declaraci&#243;n de Helsinki&#46;</p></span><span id="sec0035" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0055">Confidencialidad de los datos</span><p id="par0055" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La autora declara que ha seguido los protocolos de su centro de trabajo sobre la publicaci&#243;n de datos de pacientes&#46;</p></span><span id="sec0040" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0060">Derecho a la privacidad y consentimiento informado</span><p id="par0060" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La autora ha obtenido el consentimiento informado de los pacientes y&#47;o sujetos referidos en el art&#237;culo&#46; Este documento obra en poder del autor de correspondencia&#46;</p></span></span><span id="sec0045" class="elsevierStyleSection elsevierViewall"><span class="elsevierStyleSectionTitle" id="sect0065">Conflicto de intereses</span><p id="par0065" class="elsevierStylePara elsevierViewall">La autora declara no tener ning&#250;n conflicto de intereses&#46;</p></span></span>"
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Información del artículo
ISSN: 11343230
Idioma original: Español
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2024 Agosto 510 41 551
2024 Julio 444 26 470
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2015 Septiembre 2 1 3
2015 Junio 3 2 5
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