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O sistema de temporização circadiano (do latim "Circa diem") surgiu em todos os organismos sensíveis à luz, como um mecanismo adaptativo à rotação da Terra. Nos mamíferos, ele é organizado de uma maneira hierárquica, englobando o relógio central, que está situado no núcleo supraquiasmático do hipotálamo ventral e periférica (ou secundário) osciladores que se encontram em vigor nos diferentes órgãos. Além disso, estes osciladores autónomos auto-sustentadas de células são funcionais em quase todas as células do corpo 1. Sinais fóticas representam uma sugestão de sincronização dominante (Zeitgeber) para os neurônios SCN, enquanto que os sinais neurais e humorais que emanam do SCN repor os relógios periféricos. Em ritmos de repouso-atividade de adição, que dirigem em ciclos de alimentação-jejum, por sua vez, são outros sincronizadores para relógios periféricos 2. De acordo com o nosso conhecimento actual, a composição molecular do clock do núcleo é baseada na transcrição e translaçãoloops de feedback adicionais, que são conservadas entre organismos. Esta inclui os activadores de transcrição BMAL1 e CLOCK, que juntos ativam a transcrição dos genes negativos núcleo de clock por e chorar. Altos níveis de PER e proteínas Cry vai inibir a sua própria transcrição através da inibição do complexo / CLOCK BMAL1. Um circuito auxiliar consiste nos receptores nucleares REV-ERBs e Rors, que também regulam a transcrição de BMAL1 e CLOCK. Além disso, os eventos pós-translacionais, incluindo a fosforilação, sumoylation, acetilação, O-GlcNAcylation, a degradação ea entrada nuclear das proteínas do núcleo do relógio representam uma camada de regulamentação adicional importante no estabelecimento do 24 hr ciclo de oscilação 3.
Evidências acumuladas resulta de estudos em modelos de roedores e destaca o papel crítico do sistema circadiano na coordenação das funções metabólicas e endócrinas 4-5. Um número de large-escala transcriptoma análise sugerem que a alimentação - ciclos jejum desempenhar um papel central na sincronização dos osciladores periféricos 6-8. Num acordo com estes estudos, a análise metabolômico e lipidomas em roedores e seres humanos revelaram que um grande número de metabolitos oscilar em tecidos, plasma, saliva e de um modo circadiano 9-11. É importante ressaltar que a maioria dos hormônios apresentam ritmos circadianos em 5,12-13 sangue. Além disso, relógios circadianos do hormônio correspondente produzindo tecidos periféricos pode regular a secreção hormonal localmente. Osciladores circadianos Cell-autónoma foram descritos em roedores e células de ilhéus pancreáticos humanos 14-16. Estes osciladores desempenham um papel essencial na regulação do transcriptoma de ilhotas pancreáticas e função 15,17-18. Além disso, Myokine secreção por miotubos esqueléticos humanos tem sido recentemente demonstrada a exibir um padrão circadiano, que é regulada por osciladores de células-autônomaRS operatórias nestas células 19.
Várias abordagens para estudar ritmos circadianos em humanos in vivo têm sido amplamente utilizados. Por exemplo, a melatonina plasma ou níveis de cortisol, bem como a temperatura da superfície da pele torácica (revisto em referências 3,20) foram estudados para avaliar relógios circadianos endógenos. Embora estes métodos permitem estudar oscilações circadiano sistêmicos in vivo, eles estão longe de fornecer uma avaliação fiável dos ritmos circadianos autónomas free-running em diferentes órgãos e tecidos. No entanto, como dissecção da regulação sistêmica seria uma ferramenta indispensável para compreender o efeito específico de relógios moleculares intracelulares sobre a função destas células. Portanto, um esforço substancial tem sido empreendido para desenvolver abordagens confiáveis para estudar relógios humanos em cultura de células imortalizadas ou primárias sincronizados in vitro. Mais importante, foi demonstrado quecaracterísticas relógio medidos em células de fibroblastos da pele primária cultivadas reflecte fielmente as propriedades de clock individuais de todo o organismo 21. O desenvolvimento de repórteres circadianos fluorescentes e bioluminescentes avançou fortemente esta abordagem 22-27. Além disso, os relógios que estudam células primárias que são derivadas de diferentes órgãos periféricos permite a investigação das propriedades moleculares de relógios específicos de tecidos humanos 3,5,16,19-20,28. Assim, a avaliação dos relógios circadianos in vitro explantes ou células primárias sincronizados, usando repórteres bioluminescentes, representa um método muito útil para estudar a composição molecular de relógios periféricos humanos e seu impacto na função do órgão.
Neste artigo, vamos apresentar protocolos detalhados para avaliar a expressão do gene circadiano nas células das ilhotas primário e músculo-esquelético humano sincronizados in vitro, bem como o impacto do relógio celular autónomaperturbações da função secretora destas células.