Jaki jest związek między dietą, zegarem biologicznym, hormonami i metabolizmem?

Nowe badanie, prowadzone przez naukowców z Helmholtz Zentrum München i Niemieckiego Centrum Badań nad Cukrzycą (DZD), również w Monachium w Niemczech, pomaga wyjaśnić „rytm” natury hormonów stresu, których poziom wzrasta przed przebudzeniem i spożywaniem oraz zasypianiem oraz przed okresami postu. Odkrycia wyjaśniają również, w jaki sposób ten cykl hormonalny łączy się z codziennymi czynnościami wątroby podczas przechowywania i uwalniania cukru i tłuszczu.

Niedawny artykuł Molecular Cell opisuje, w jaki sposób naukowcy dokonali tych odkryć, badając aktywność glukokortykoidów w wątrobie myszy. Ponieważ receptor glukokortykoidów jest również celem syntetycznych sterydów przeciwzapalnych, wyniki sugerują, że leki glukokortykoidowe mogą mieć różny wpływ na osoby z otyłością i bez.

Poziomy hormonów stresu wzrastają i zanikają

Nadnercza uwalniają hormony glukokortykoidowe rano pod wpływem sygnałów związanych z zegarem z mózgu. Zegar biologiczny znajdujący się w każdej komórce ciała pomaga regulować codzienny czas uwalniania hormonu. Światło słoneczne i czynniki stylu 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. Pomagają ciału przygotować się na codzienne czynności i uzyskują energię z podwyższonego poziomu tłuszczów i cukru.

Jednak zakłócenia zegara biologicznego – takie jak zmiana pracy – 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, które zwiększają poziom glukokortykoidów, mogą mieć ten sam efekt.

Badanie skupiło się na receptorach glukokortykoidów

Badanie miało na celu opisanie związku między codziennymi skokami hormonu stresu, zegarem biologicznym i cyklami metabolicznymi, koncentrując się na receptorach glukokortykoidów. Glukokortykoidy regulują wiele procesów molekularnych, od metabolizmu i odporności po wzrost kości i funkcje poznawcze. Prawie każda komórka ciała ma receptory tych hormonów. Bez pasującego receptora hormon nie może dostać się do komórki i wpływać na nią.

W ramach badania naukowcy zbadali aktywność metaboliczną glukokortykoidów w wątrobie myszy, oceniając właściwości pasującego receptora. Wykorzystali szereg zaawansowanych technik do mapowania tego, co działo się z receptorami glukokortykoidów w wątrobie myszy co 4 godziny w ciągu 24-godzinnego cyklu. Badali dwie grupy myszy: jedna była na normalnej diecie, a druga była karmiona dietą wysokotłuszczową.

Zespół zbadał również szczegółowo, co stało się z 24-godzinnym metabolizmem myszy w wyniku codziennego wzrostu wydzielania glukokortykoidów. Stosowane metody pozwoliły wykazać, że działanie glikokortykoidów było różne, gdy zwierzęta „pościły” podczas snu i podczas karmienia, gdy były świadome i aktywne.

Hormony stresu regulują geny rytmu okołodobowego

Naukowcy odkryli, że receptor glukokortykoidowy wywierał te efekty poprzez podatne na czas wiązanie z genomami komórek wątroby. Ponadto wydaje się, że receptor, a zatem związane z nim hormony stresu, pomagają regulować prawie wszystkie geny rytmu okołodobowego. Wykazali, że wątroby myszy pozbawione receptora nie kontrolowały poziomu tłuszczu i cukru w ​​zależności od pory dnia i nocy. Zespół sugeruje, że odkrycia ujawniają, że wątroba kontroluje poziom cukru i tłuszczu we krwi inaczej w ciągu dnia niż w nocy.

Kolejny zestaw eksperymentów ujawnił również, że myszy o normalnej wadze i otyłe reagowały inaczej na lek glukokortykoidowy. Zespół uważa, że ​​badanie jako pierwsze wykazało, że dieta może wpływać na działanie hormonów i leków na tkanki metaboliczne. Naukowcy sugerują, że ich odkrycia pomogą w zdobyciu wiedzy na temat tej działki medycyny, która podkreśla rolę zegara biologicznego w zdrowiu i chorobach.

„Opisaliśmy nowy związek między stylem życia, hormonami i fizjologią na poziomie molekularnym, co sugeruje, że osoby otyłe mogą reagować inaczej na wydzielanie hormonów lub na leki glikokortykoidowe” – mówi Nina Henriette Uhlenhaut, profesor Helmholtz Zentrum München.