Исследования, проведённые специалистами Медицинского колледжа Вейл Корнеллского университета (Weill Cornell Medicine) показывают, что нарушение циркадных ритмов играет чуть ли не решающую роль в нездоровом наборе веса.
В опубликованной 27 июня в Cell Reports статье сообщается, что спровоцированный стресс, вызванный введением глюкокортикоидных гормонов и нарушением нормального суточного цикла, запускает определённый защитный механизм у мышей. Организм реагирует на такое воздействие ростом жировых клеток и выработкой инсулина, что одновременно снижает уровень сахара в крови и жира в крови и печени.
В работе, опубликованной 8 августа в Proceedings of the National Academies of Sciences показано, что предшественники жировых клеток превращаются в жировые клетки только в определённой фазе циркадного цикла, соответствующей вечеру для людей.
Из этого следует, что стресс и другие факторы, которые нарушают работу наших суточных «часов», могут способствовать увеличению веса. Одновременно открываются и новые подходы к лечению ожирения.
«Многие силы работают против здорового обмена веществ, когда мы выходим из циркадного ритма, — говорит старший автор обоих исследований, биохимик Мэри Теруэл (Mary Teruel). — Чем лучше мы в этом разбираемся, тем больше вероятность, что мы сможем что-то с этим сделать».
В первом исследовании доктор Теруэл и её коллеги имитировали разрушительное воздействие таких состояний, как болезнь Иценко—Кушинга или хронический стресс, на обычные ежедневные колебания уровня глюкокортикоидов, гормонов, связанных со стрессом. Для этого они имплантировали под кожу мышей гранулы, которые выделяли глюкокортикоиды с постоянной скоростью в течение 21 дня, после чего сравнили таких мышей с животными из контрольной группы. Количество коричневого и белого жира у мышей, получавших без перерыва глюкокортикоид, удвоилось за 21 день; уровень инсулина тоже сильно вырос, хотя мыши питались так же, как животные контрольной группы.
«Если вы подвергаете животных стрессу в неподходящее время, это имеет драматический эффект, — замечает доктор Теруэл. — Мыши не питаются иначе, но большой сдвиг в метаболизме вызывает увеличение веса».
Интересно, что эти нарушения обмена веществ, очевидно, несут защитную функцию, поддерживая низкий уровень сахара в крови и предотвращая накопление жира в крови или печени. Когда гормональные гранулы были удалены, метаболические изменения у мышей быстро обратились вспять.
«Это показывает, что животные могут какое-то время справляться с хроническим стрессом», — говорит Мэри Теруэл.
Во втором исследовании доктор Теруэл и её коллеги присоединили красный флуоресцентный белок к белку, который контролирует экспрессию важных генов циркадных часов, а жёлтый флуоресцентный белок к гамма-рецептору, активируемому пролифератором пероксисом (PPARG) — белку, который регулирует выработку жировых клеток. Они использовали эти два флуоресцентных маркера для мониторинга ежедневных колебаний PPARG и циркадной экспрессии генов в предшественниках жировых клеток мыши. Оказалось, что химических процесс, влекущий за собой быстрое увеличение выработки PPARG, включается в определённое время — когда мыши обычно отдыхают. Как только уровни PPARG достигают определённого порога, клетки-предшественники превращаются в жировые клетки, и весь этот процесс занимает несколько дней.
«Решение стать жировой клеткой приходит быстро, в течение 4 часов. Это похоже на переключатель, — говорит Теруэл. — Это происходит только в опредёленное время суток».
Доктор Теруэл и её коллеги работают над тем, чтобы понять, почему нарушение суточных ритмов выброса глюкокортикоидов вызывает временные защитные метаболические изменения. Они также хотят узнать, делает ли длительный стресс или диета с высоким содержанием жиров такие изменения постоянными. Результаты этих исследований могут помочь определить, как долго можно без последствий лечить людей глюкокортикоидными препаратами при таких состояниях, как астма.
Исследование также может привести к разработке лекарств, которые могли бы восстанавливать циркадные ритмы у людей с ожирением в качестве альтернативы более инвазивным методам лечения (например, бариатрической хирургии).
Другой возможностью может быть терапия, нацеленная на 4-часовое окно, когда предшественники жировых клеток «решают» превращаться в жировые клетки.
Доктор Теруэл и её коллеги считают, что важно научиться синхронизировать клеточные и основные циркадные часы организма.
«Каждая клетка в нашем организме имеет внутренние клеточные часы, как и жировые клетки, и у нас есть главные часы в нашем мозге, которые контролируют секрецию гормонов. Мы пытаемся понять, как они работают вместе и как мы можем их координировать».
