Диета, биологические часы, гормоны и обмен веществ: какая связь?
Используя мышей, ученые впервые показали, как гормоны стресса контролируют уровень жира и сахара в течение 24-часового цикла. Кроме того, они показали, что высококалорийная диета может изменить временную чувствительность метаболических циклов.
Новое исследование, проведенное учеными из Helmholtz Zentrum München и Немецкого центра исследований диабета (DZD), также в Мюнхене, Германия, помогает объяснить ритмическую природу гормонов стресса, уровни которых повышаются перед пробуждением и кормлением и уменьшаются во время сна и голодание.
Полученные данные также проясняют, как этот гормональный цикл связан с распорядком дня, которому печень следует при хранении и высвобождении сахара и жира.
Недавний Молекулярная клетка В статье описывается, как исследователи сделали эти открытия, исследуя активность глюкокортикоидов в печени мышей.
Поскольку рецептор глюкокортикоидов также является мишенью противовоспалительных синтетических стероидов, результаты показывают, что глюкокортикоидные препараты могут оказывать различное воздействие на людей с ожирением и без него.
Гормоны стресса на пике и спаде
Утром надпочечники вырабатывают глюкокортикоидные гормоны под контролем сигналов часов из мозга.
Биологические часы, которые находятся в каждой клетке тела, помогают регулировать ежедневное время высвобождения гормонов. Солнечный свет и факторы образа жизни помогают синхронизировать биологические часы.
Железы также выделяют гормоны в ответ на стресс, поэтому их также называют гормонами стресса.
Гормоны стресса достигают своего пика перед пробуждением, помогая организму подготовиться к повседневной деятельности, получая энергию от повышенного уровня жиров и сахара.
Однако нарушение биологических часов - например, из-за смены рабочего времени или из-за смены часовых поясов - может сильно нарушить метаболизм и способствовать возникновению связанных расстройств, таких как диабет 2 типа, ожирение и ожирение печени.
Глюкокортикоидные препараты и состояние, называемое синдромом Кушинга, которые повышают уровень глюкокортикоидов, могут иметь одинаковый эффект.
Исследование сосредоточено на рецепторах глюкокортикоидов
Новое исследование было направлено на понимание связи между ежедневными выбросами гормонов стресса, биологическими часами и метаболическими циклами, сосредоточив внимание на рецепторах глюкокортикоидов.
Глюкокортикоиды регулируют многочисленные молекулярные процессы в различных функциях, от метаболизма и иммунитета до роста костей и познания.
Почти каждая клетка тела имеет рецепторы этих гормонов. Без соответствующего рецептора гормон не может проникнуть в клетку и повлиять на нее.
Для нового исследования команда исследовала метаболическую активность глюкокортикоидов в печени мышей, оценивая свойства соответствующего им рецептора.
Они использовали ряд передовых методов, чтобы составить карту того, что происходит с рецепторами глюкокортикоидов в печени мышей каждые 4 часа в течение 24-часового цикла. Они использовали две группы мышей: одна группа сидела на обычной диете, а другая - на диете с высоким содержанием жиров.
Команда также подробно изучила, что произошло с 24-часовым метаболизмом в печени мышей в результате ежедневных скачков секреции глюкокортикоидов.
Методы, которые они использовали, позволили им показать, что эффекты глюкокортикоидов были разными, когда животные голодали во время сна и когда они кормили, когда они бодрствовали и были активными.
Гормоны стресса регулируют циркадные гены
Исследователи обнаружили, что рецептор глюкокортикоидов проявляет эти эффекты посредством чувствительного ко времени связывания с геномами клеток печени.
Кроме того, похоже, что рецептор и, следовательно, связанные с ним гормоны стресса помогают регулировать почти все циркадные гены.
«Подчеркивая доминирующую роль [рецептор глюкокортикоидов] в синхронизации циркадных амплитуд, - пишут авторы, - мы обнаруживаем, что большинство колеблющихся генов связаны и зависят от [рецептора глюкокортикоидов]».
Исследователи показали, что печень мышей, у которых отсутствовал рецептор, не контролировала уровни жира и сахара в зависимости от дня и ночи.
Команда предполагает, что результаты показывают, как печень по-разному контролирует уровни сахара и жира в крови в течение дня по сравнению с ночным временем.
Дальнейшая серия экспериментов также показала, что мыши с нормальным весом и тучные мыши по-разному реагировали на глюкокортикоидные препараты.
Команда считает, что исследование является первым, показывающим, что диета может изменять действие гормонов и лекарств на метаболические ткани.
Исследователи предполагают, что их результаты помогут сформировать новую область хрономедицины, которая подчеркивает роль биологических часов в здоровье и болезнях.
«Мы могли бы описать новую связь между образом жизни, гормонами и физиологией на молекулярном уровне, предполагая, что люди с ожирением могут по-разному реагировать на ежедневную секрецию гормонов или на глюкокортикоидные препараты», - говорит старший автор исследования Нина Генриетта Уленхаут, профессор Helmholtz Zentrum München .
«Понимание того, как глюкокортикоиды контролируют 24-часовые циклы активности генов в печени и, следовательно, уровни сахара и жира в крови, дает новое понимание хрономедицины и развития метаболических заболеваний».
Проф. Нина Генриетта Уленхаут
