Insuline blijkt een belangrijke drijfveer achter de correcte synchronisatie van het circadiane ritme in de cellen van zoogdieren met het 24-uursritme waarin zij leven. Dat schrijft een internationaal team wetenschappers 25 april in Cell , waaronder stamcelbioloog Hans Clevers. De bevinding verklaart mede waarom de timing van het nuttigen van maaltijden zo belangrijk is voor de juiste werking van de biologische klok, iets wat bijvoorbeeld vaak mis gaat bij mensen die langdurig in ploegendiensten werken en daardoor een verhoogde kans op overgewicht en diabetes type 2 ontwikkelen.

 

Aan de basis van het circadiane ritme liggen een aantal klokgenen, waaronder het in 1971 ontdekte gen period . Deze codeert voor het eiwit PER, waarvan het eiwitniveau in cellen oscilleert met een periode van ongeveer 24 uur. Om te voorkomen dat de pieken en dalen van deze eiwitniveaus uit de pas gaan lopen met het 24-uurs ritme van de omgeving, stelt de biologische klok zich af op externe factoren waarvan zonlicht de meeste bekende en voor de hand liggende is. Hoewel bekend is dat de timing van maaltijden hierin ook een belangrijke rol speelt, was tot nu toe onduidelijk hoe en waarop de lichaamsklok precies reageert na voedselinname.



Timing

Insuline is – naast bijvoorbeeld glucose en het ‘hongerhormoon’ ghreline – een van de meest logische kandidaten die de 24-uurritmes via deze weg in stand houdt, maar eerdere onderzoeken laten tegenstrijdige resultaten zien. Daarom testen de onderzoekers nu in een serie experimenten de invloed van insuline en een op insuline gelijkende groeifactor IGF1 op de aanmaak van het PEReiwit. Dat doen ze eerst bij individuele cellen in het lab, en vervolgens ook in verschillende weefseltypes en in muizen zelf.

 

‘We laten zien dat de hormonen insuline en IGF-1 afdoende zijn om in vivo , ex vivo en in vitro de fase en amplitude te bepalen van het circadiane ritme via een toename van PERsynthese’, schrijven de biologen in hun publicatie. Met andere woorden: de twee hormonen hebben een directe invloed op de eiwitfluctuaties van PER, in een groot arsenaal van cellen en weefseltypes. Ook wisten ze met insuline het natuurlijke dagnachtritme bij muizen te ontwrichten. ‘Verkeerde timing van maaltijden, zoals bij ploegendiensten, ontwricht de organisatie van het moleculaire klokmechanisme door op verkeerde momenten de synthese van PER te stimuleren’, aldus de onderzoekers.



Ook wisten onderzoekers met insuline het natuurlijke dagnachtritme bij muizen te ontwrichten



‘Een grote verrassing is het niet, maar de onderzoekers hebben nu wel voor het eerst echt de rol van insuline in de 24-uursritmes van onze cellen hard gemaakt via een serie mooie en kwalitatief hoge experimenten’, licht Andries Kalsbeek toe, neuroendocrinoloog bij het Nederlands Herseninsituut en het Amsterdam UMC en niet betrokken bij de studie. ‘Het biedt in de toekomst wellicht aanknopingspunten voor preventie in mensen in ploegendienst, bijvoorbeeld door op gezette tijden insulinereceptoren te blokkeren. Maar daar zitten natuurlijk wel allerlei haken en ogen aan; het is nog altijd het beste om via gedragsverandering verstoringen in de biologische klok tegen te gaan.’