Diéta môže mať vplyv na vnútorné hodiny a hormonálne reakcie - správa o inováciách
Príklad tukovej pečene. @Helmholtz Center Mníchov/Uhlenhaut.
Výskum na myšiach objasňuje, že metabolický cyklus závislý od dennej doby sa mení pri vysokokalorickej strave. Pretože sa glukokortikoidy široko používajú na liečbu zápalových ochorení, výsledky publikované v časopise Molecular Cell naznačujú, že štíhli a obézni pacienti môžu na liečbu steroidmi reagovať odlišne.
Štúdia tiež ilustruje biologickú funkciu denného rytmu uvoľňovania hormónov - vysoký pred prebudením a jedením, nízky pri zaspávaní a nalačno - ako aj denné cykly ukladania a uvoľňovania cukru a tuku v pečeni.
Každá bunka v ľudskom tele je poháňaná vnútornými hodinami, ktoré sledujú denný rytmus 24 hodín. Prebieha synchrónne s prirodzeným cyklom dňa a noci, riadeným hlavne slnečným žiarením, ale aj sociálnymi návykmi.
V zdravom systéme produkuje nadoblička každé ráno glukokortikoidové stresové hormóny. Uvoľnenie vysokého množstva glukokortikoidu pred prebudením vedie telo k tomu, že ako zdroj energie používa mastné kyseliny a cukry. To nám umožňuje začať deň.
Poruchy denného rytmu (napr. V dôsledku práce na smeny alebo oneskorenia) a/alebo zmeny hladiny glukokortikoidov (napr. V dôsledku Cushingovho syndrómu alebo dlhodobej klinickej liečby) môžu viesť k závažným metabolickým dysreguláciám, ako je obezita, cukrovka 2. typu alebo tukové ochorenie pečene.
Cieľom výskumného tímu bolo preto pochopiť dôležitosť denného uvoľňovania veľkého množstva stresových hormónov, vplyv týchto hormónov na naše vnútorné hodiny a ich úlohu v denných metabolických cykloch.
Metabolické procesy glukokortikoidov v pečeni
Aby bolo možné študovať metabolické funkcie glukokortikoidov v pečeni, vedci charakterizovali aktivitu ich receptora, takzvaného glukokortikoidového receptora, pomocou nových vysoko výkonných technológií. Každé štyri hodiny, vo dne v noci, analyzovali pečeň myší. Myši boli kŕmené buď pravidelnou stravou, alebo stravou s vysokým obsahom tukov.
Pomocou najmodernejších metód z genomiky, proteomiky a bioinformatiky sa tímu podarilo získať predstavu o tom, kedy a kde glukokortikoidový receptor rozvinie svoj metabolický účinok. Vedci analyzovali účinky denných výkyvov uvoľňovania glukokortikoidov v 24-hodinovom cykle metabolizmu pečene.
Dokázali preukázať, ako glukokortikoidy regulujú metabolizmus odlišne počas pôstu (keď myši spia) a počas príjmu potravy (keď sú aktívne) prostredníctvom časovo závislej väzby na genóm. Štúdia tiež ukazuje, ako je väčšina hormónových génov riadená týmito hormónmi.
Ak sa táto kontrola stratí (u takzvaných knockoutovaných myší), ovplyvňuje to hladinu cukru a tukov v krvi. To vysvetľuje, ako pečeň kontroluje hladinu cukru a tukov v krvi odlišne počas dňa a noci.
Pretože sa glukokortikoidový receptor často používa v imunoterapii, tím potom skúmal jeho genomické účinky po injekcii účinnej látky dexametazón, syntetického glukokortikoidu, ktorý tiež aktivuje tento receptor.
„Týmto experimentom,“ vysvetľuje Dr. Fabiana Quagliarini, „zistili sme, že lieková odpoveď u obéznych myší sa líši od odpovede u chudých myší. Prvýkrát sme tak mohli preukázať, že strava môže zmeniť hormonálne a liekové reakcie metabolizmu. ““
Nové poznatky o chronomedicíne a liečbe metabolických chorôb
Glukokortikoidy sú skupina prírodných a syntetických steroidných hormónov, ako je kortizol. Majú silné protizápalové a imunosupresívne vlastnosti, ktoré môžu riadiť činnosť imunitného systému. Preto sú široko používané v medicíne. Najväčšou nevýhodou je, že glukokortikoidy môžu tiež spôsobovať vážne vedľajšie účinky kvôli ich schopnosti regulovať metabolizmus cukrov a lipidov: u pacientov sa môže vyvinúť obezita, hypertriglyceridémia, stukovatenie pečene, vysoký krvný tlak alebo cukrovka 2. typu.
„Ak pochopíme, ako glukokortikoidy riadia 24-hodinové cykly génovej aktivity v pečeni, a tým hladinu cukru a tukov v krvi, získame nový pohľad na„ chronomedicín “a vývoj metabolických chorôb. Dokázali sme popísať nový vzťah medzi životným štýlom, hormónmi a fyziológiou na molekulárnej úrovni. To naznačuje, že obézni ľudia môžu reagovať inak na denné uvoľňovanie hormónov alebo na glukokortikoidové prípravky. Tieto mechanizmy sú základom pre vývoj budúcich terapií, “vysvetľuje profesorka Henriette Uhlenhautová.
Uhlenhaut viedol výskumný tím v Inštitútoch pre cukrovku a obezitu, ako aj pre diabetes a rakovinu v Helmholtz Zentrum München, Nemeckom centre pre výskum cukrovky (DZD), Inštitúte pre biochémiu Maxa Plancka, Lekárskej fakulte Northwestern University Feinberg v Chicagu a Škole Life Sciences Weihenstephan na Technickej univerzite v Mníchove (TUM).