Muskelceller hos patienter med typ 2-diabetes har en rubbad inre biologisk klocka. Det tyder på att behandlingar för typ 2-diabetes kan vara mer eller mindre effektiva beroende på vilken tid på dagen de sätts in. Det visar en studie vid Karolinska Institutet och Köpenhamns universitet.
Nästan alla celler i kroppen reglerar sina biologiska processer över en 24-timmars period, även kallad cellens dygnsrytm. För att göra det använder cellerna en biologisk klocka som slår av och på olika gener under natten och dagen, och gör det möjligt för människan att anpassa sina dagliga aktiviteter till dygnscykeln av dagsljus och mörker.
Det är sedan tidigare känt att vår metabola hälsa kan skadas när den biologiska klockan rubbas, exempelvis på grund av skiftarbete eller sömnstörningar. Det har dock varit oklart huruvida den biologiska klockan hos personer med typ 2-diabetes skiljer sig från friska individer.
Nu har en grupp forskare visat att skelettmusklerna hos individer med typ 2-diabetes har en annan dygnsrytm än hos friska individer. Enligt forskarna kan detta bero på en miss i kommunikationen mellan cellernas klockstyrda – eller cirkadiska – gener och mitokondrierna, som omvandlar näring och syre till energi för cellerna.
När vi behöver energi blir mitokondrierna fler
Man kan säga att mitokondrier är cellernas kraftverk. Det är där som näring (socker och fett från maten vi äter) och syre (som vi andas in) omvandlas till den energi som cellerna använder. Mitokondrierna är som små ”säckar”, ca 0,5 – 1 mikrometer, med eget dna, och finns inuti cellerna i olika mängd. Antalet ökar när vi har extra stort behov av energi, till exempel vid fysisk träning.
De anses härstamma från bakterier som byggdes in i primitiva celler för mer än 1 000 miljoner år sedan och som gjorde det möjligt för våra celler att utnyttja syre.
Klockslaget viktigt för behandling av typ 2-diabetes
– Förhoppningen är att den här forskningen kan hjälpa oss att finjustera tidpunkten för behandling och medicinering vid typ 2-diabetes, säger Juleen Zierath, professor vid Karolinska Institutet och Köpenhamns universitet, och studiens korresponderande författare.
I studien har forskarna undersökt vilka gener i skelettmuskelceller som växlar i dygnsaktivitet hos individer med typ 2-diabetes jämfört med hos friska individer. De upptäckte att dessa celler från personer med typ 2-diabetes hade färre, och ibland annorlunda, klockgener.
Cellers dygnsrytm rubbad hos patienter med diabetes typ 2
Ytterligare experiment med data från kliniska tester samt djur- och laboratorieförsök visade att mitokondrierna kommunicerar med molekylerna i våra celler som håller koll på dygnsrytmen, och att den här kommunikationen är rubbad hos personer med typ 2-diabetes.
Vissa vanligt förekommande läkemedelsbehandlingar mot typ 2-diabetes påverkar mitokondrierna, vilket i ljuset av den aktuella studien kan innebära att deras effektivitet varierar beroende på vilken tid på dygnet de sätts in. Enligt forskarna belyser resultaten vikten av att ta hänsyn till cellernas dygnsrytm vid läkemedelsbehandling mot typ 2-diabetes.
Kost och motion kan påverka klockgenerna
– Individer med typ 2-diabetes får ofta råd kring kost och motion som en del av deras behandling, och båda dessa interventioner kan påverka klockgenerna och mitokondrierna, säger Brendan Gabriel, forskare vid institutionen för fysiologi och farmakologi, Karolinska Institutet.
Brendan Gabriel är studiens försteförfattare tillsammans med Ali Altintas, som är lektor vid Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research (CBMR) vid Köpenhamns universitet.
– Vi vet att sömnstörningar är associerade med en ökad risk för att utveckla typ 2-diabetes, och med vår studie visar vi nu hur dessa störningar kan hänga ihop med cellernas molekylära biologi, säger Ali Altintas.
Vetenskaplig artikel:
Disrupted circadian oscillations in type 2 diabetes are linked to altered rhythmic mitochondrial metabolism in skeletal muscle, (Brendan M. Gabriel, Ali Altıntas, Jonathon A. B. Smith, Laura Sardon-Puig, Xiping Zhang, Astrid L. Basse, Rhianna C. Laker, Hui Gao, Zhengye Liu, Lucile Dollet, Jonas T. Treebak, Antonio Zorzano, Zhiguang Huo, Mikael Rydén, Johanna T. Lanner, Karyn A. Esser, Romain Barrès, Nicolas J. Pillon, Anna Krook, Juleen R. Zierath), Science Advances, online Oct. 20, 2021
