Диетата може да повлияе на телесния часовник и хормоналните реакции

Пример за мастен черен дроб. @Helmholtz Center Мюнхен/Uhlenhaut.

Изследванията върху мишки ясно показват, че метаболитният цикъл, който зависи от времето на деня, се променя с висококалорична диета. Тъй като глюкокортикоидите се използват широко за лечение на възпалителни заболявания, резултатите, публикувани в списанието Molecular Cell, показват, че слабите и затлъстели пациенти могат да реагират по различен начин на стероидната терапия.

Освен това, изследването изяснява биологичната функция на ежедневния ритъм на освобождаване на хормоните - високо преди събуждане и хранене, ниско при сън и гладуване - както и дневните цикли на съхранение и освобождаване на захар и мазнини от черния дроб.

Всяка клетка в човешкото тяло се задвижва от вътрешен часовник, който следва циркадния ритъм от 24 часа. Той протича синхронно с естествения цикъл на деня и нощта, главно контролиран от слънчевата светлина, но и от социалните навици.

В здрава система надбъбречната жлеза произвежда глюкокортикоидни хормони на стреса всяка сутрин. Освобождаването на големи количества глюкокортикоиди преди събуждане кара тялото да използва мастни киселини и захари за енергийни източници. Това ни дава възможност да започнем деня.

Нарушенията в циркадния ритъм (напр. Поради работа на смени или закъснение) и/или промени в нивото на глюкокортикоидите (напр. Поради синдрома на Кушинг или продължително клинично лечение) могат да доведат до сериозни метаболитни нарушения, като затлъстяване, диабет тип 2 или мастно чернодробно заболяване.

Следователно целта на изследователския екип беше да разбере значението на ежедневното отделяне на големи количества хормони на стреса, влиянието на тези хормони върху нашия вътрешен часовник и тяхната роля в ежедневните метаболитни цикли.

Метаболитни процеси на глюкокортикоиди в черния дроб

За да изследват метаболитните функции на глюкокортикоидите в черния дроб, изследователите характеризират активността на техния рецептор, така наречения глюкокортикоиден рецептор, използвайки нови технологии с висока производителност. На всеки четири часа, денем и нощем, те анализираха черния дроб на мишките. Мишките са били хранени с редовни или с високо съдържание на мазнини.

С помощта на най-модерните методи от геномиката, протеомиката и биоинформатиката екипът успя да получи представа кога и къде глюкокортикоидният рецептор разгръща метаболитния си ефект. Изследователите анализираха ефектите от ежедневните колебания в освобождаването на глюкокортикоиди в 24-часовия цикъл на метаболизма на черния дроб.

Те успяха да покажат как глюкокортикоидите регулират метаболизма по различен начин по време на гладуване (когато мишките спят) и по време на прием на храна (когато са активни) чрез зависимо от времето свързване с генома. Изследването също така показва как по-голямата част от ритмичната генна активност се контролира от тези хормони.

Ако този контрол се загуби (при така наречените нокаутиращи мишки), това се отразява на нивата на захар и мазнини в кръвта. Това обяснява как черният дроб контролира нивата на захар и мазнини в кръвта по различен начин през деня и през нощта.

Тъй като глюкокортикоидният рецептор често се използва в имунотерапията, екипът след това изследва неговите геномни ефекти след инжектиране на активната съставка дексаметазон, синтетичен глюкокортикоид, който също активира този рецептор.

„С този експеримент“, обяснява д-р. Fabiana Quagliarini, „установихме, че лекарственият отговор при затлъстели мишки се различава от този при постните мишки. По този начин успяхме да покажем за първи път, че диетата може да промени хормоналните и лекарствените реакции на метаболизма. "

Нови открития за хрономедицина и терапията на метаболитни заболявания

Глюкокортикоидите са група естествени и синтетични стероидни хормони като кортизол. Те имат мощни противовъзпалителни и имуносупресивни свойства, които могат да контролират дейността на имунната система. Поради това те се използват широко в медицината. Най-големият недостатък на това е, че глюкокортикоидите могат също да причинят сериозни странични ефекти поради способността им да регулират метаболизма на захарта и мазнините: пациентите могат да развият затлъстяване, хипертриглицеридемия, затлъстяване на черния дроб, високо кръвно налягане или диабет тип 2.

„Ако разберем как глюкокортикоидите контролират 24-часовите цикли на генната активност в черния дроб и по този начин нивата на захар и мазнини в кръвта, ще придобием нова представа за„ Хрономедицина “и развитието на метаболитни заболявания. Успяхме да опишем нова връзка между начина на живот, хормоните и физиологията на молекулярно ниво. Това предполага, че хората със затлъстяване могат да реагират по различен начин на ежедневното отделяне на хормони или на глюкокортикоидните препарати. Тези механизми са основата за разработването на бъдещи терапии “, обяснява проф. Хенриет Уленхаут.

Уленхаут ръководи изследователския екип в Институтите по диабет и затлъстяване, както и диабет и рак в Helmholtz Zentrum München, Немския център за изследване на диабета (DZD), Института по биохимия на Макс Планк, Медицинския факултет на Северозападния университет във Файнберг в Чикаго и Училището по Науки за живота Weihenstephan в Техническия университет в Мюнхен (TUM).