Dieta, zegar biologiczny, hormony i metabolizm: jaki jest związek?
Korzystając z myszy, naukowcy po raz pierwszy odkryli, w jaki sposób hormony stresu kontrolują poziom tłuszczu i cukru w cyklu 24-godzinnym. Ponadto wykazali, że dieta wysokokaloryczna może zmieniać wrażliwość cykli metabolicznych na czas.
Nowe badanie, prowadzone przez naukowców z Helmholtz Zentrum München i Niemieckiego Centrum Badań nad Cukrzycą (DZD), również w Monachium w Niemczech, pomaga wyjaśnić rytmiczną naturę hormonów stresu, których poziom gwałtownie wzrasta przed przebudzeniem i karmieniem oraz odpływem podczas snu i na czczo.
Odkrycia wyjaśniają również, w jaki sposób ten cykl hormonalny wiąże się z codzienną rutyną, którą wątroba przestrzega przy magazynowaniu i uwalnianiu cukru i tłuszczu.
Niedawny Komórka molekularna Artykuł opisuje, w jaki sposób naukowcy dokonali tych odkryć, badając aktywność glukokortykoidów w wątrobach myszy.
Ponieważ receptor glukokortykoidowy jest również celem przeciwzapalnych syntetycznych steroidów, wyniki sugerują, że leki glukokortykoidowe mogą mieć różny wpływ na osoby z otyłością i bez otyłości.
Hormony stresu osiągają szczyt i zanikają
Nadnercza uwalniają hormony glukokortykoidowe rano pod kontrolą sygnałów zegarowych z mózgu.
Zegar biologiczny znajdujący się w każdej komórce ciała pomaga regulować codzienny czas uwalniania hormonów. Światło słoneczne i styl życia pomagają zsynchronizować zegar biologiczny.
Gruczoły uwalniają również hormony w odpowiedzi na stres, dlatego nazywane są również hormonami stresu.
Hormony stresu osiągają swój szczyt przed przebudzeniem, pomagając organizmowi przygotować się do codziennych zajęć poprzez pozyskiwanie energii ze zwiększonego poziomu tłuszczów i cukru.
Jednak zakłócenia w zegarach biologicznych - na przykład z powodu zmian roboczych lub z powodu jetlag - mogą znacznie zaburzyć metabolizm i przyczynić się do powiązanych zaburzeń, takich jak cukrzyca typu 2, otyłość i stłuszczenie wątroby.
Leki glukokortykoidowe i stan zwany zespołem Cushinga, z których oba podnoszą poziom glukokortykoidów, mogą mieć taki sam efekt.
Badanie dotyczyło receptorów glukokortykoidów
Nowe badanie miało na celu zrozumienie związku między codziennymi skokami hormonu stresu, zegarem biologicznym i cyklami metabolicznymi, koncentrując się na receptorach glukokortykoidów.
Glukokortykoidy regulują liczne procesy molekularne w różnych funkcjach, od metabolizmu i odporności po wzrost kości i funkcje poznawcze.
Prawie każda komórka ciała ma receptory dla tych hormonów. Bez odpowiedniego receptora hormon nie może dostać się do komórki i wpływać na nią.
W ramach nowego badania zespół zbadał aktywność metaboliczną glukokortykoidów w wątrobach myszy, oceniając właściwości odpowiadającego im receptora.
Wykorzystali szereg zaawansowanych technik do mapowania tego, co dzieje się z receptorami glukokortykoidów w wątrobach myszy co 4 godziny w 24-godzinnym cyklu. Użyli dwóch grup myszy: jedna grupa była na normalnej diecie, a druga grupa była karmiona dietą wysokotłuszczową.
Zespół zbadał również szczegółowo, co stało się z 24-godzinnym metabolizmem myszy w wątrobie w wyniku codziennych skoków wydzielania glukokortykoidów.
Metody, które zastosowali, pozwoliły im wykazać, że działanie glukokortykoidów było inne, gdy zwierzęta pościły podczas snu, a gdy karmiły się, gdy były przytomne i aktywne.
Hormony stresu regulują geny dobowe
Naukowcy odkryli, że receptor glukokortykoidowy wywierał te efekty poprzez wrażliwe na czas wiązanie z genomami komórek wątroby.
Ponadto wydaje się, że receptor, a tym samym związane z nim hormony stresu, pomagają regulować prawie wszystkie geny okołodobowe.
„Podkreślając dominującą rolę [receptora glukokortykoidowego] odgrywa w synchronizowaniu amplitud okołodobowych”, piszą autorzy, „stwierdzamy, że większość genów oscylacyjnych jest związana i zależna od [receptora glukokortykoidowego]”.
Naukowcy wykazali, że wątroby myszy pozbawionych receptora nie kontrolują poziomu tłuszczu i cukru w dzień i w nocy.
Zespół sugeruje, że odkrycia ujawniają, w jaki sposób wątroba inaczej kontroluje poziom cukru i tłuszczu we krwi w ciągu dnia niż w nocy.
Kolejny zestaw eksperymentów ujawnił również, że myszy o normalnej masie ciała i myszy otyłe inaczej reagowały na lek glukokortykoidowy.
Zespół jest przekonany, że badanie jest pierwszym, które wykazało, że dieta może zmieniać wpływ hormonów i leków na tkanki metaboliczne.
Naukowcy sugerują, że ich odkrycia pomogą w informowaniu powstającej dziedziny chronomedycyny, która podkreśla rolę zegara biologicznego w zdrowiu i chorobach.
„Moglibyśmy opisać nowy związek między stylem życia, hormonami i fizjologią na poziomie molekularnym, sugerując, że osoby otyłe mogą inaczej reagować na codzienne wydzielanie hormonów lub na leki glukokortykoidowe” - mówi starszy autor badania Nina Henriette Uhlenhaut, profesor w Helmholtz Zentrum München .
„Zrozumienie, w jaki sposób glukokortykoidy kontrolują 24-godzinne cykle aktywności genów w wątrobie, a co za tym idzie poziom cukru i tłuszczu we krwi, dostarcza nowych informacji na temat chronomedycyny i rozwoju chorób metabolicznych”.
Prof. Nina Henriette Uhlenhaut
