Калорийная пища может воздействовать на внутренние часы и гормональные реакции

Немецкие ученые провели весьма любопытное исследование, которое демонстрирует, как гормоны стресса контролируют уровень сахара и липидов в крови. Оценить работу этого механизма помогает сравнение состояний днем и ночью, до еды и после, в период двигательной активности и покоя. Оказалось, что дневной цикл метаболизма во многом зависит от энергетической ценности питания.  

 

Каждая клетка человеческого тела живет по внутренним часам, которые, в свою очередь, подчиняются суточному ритму. Циркадный ритм синхронизируется с естественным циклом день-ночь, в основном контролируемым солнечным светом. Если система работает нормально, надпочечники вырабатывают глюкокортикоидные гормоны стресса каждое утро. Высвобождение большого количества глюкокортикоидов перед пробуждением заставляет организм использовать жирные кислоты и сахара в качестве источников энергии. Это позволяет нам начать день полными сил.

При нарушениях циркадного ритма (например, из-за сменной работы или смены часовых поясов) и/или изменениях уровня глюкокортикоидов (например, при синдроме Кушинга) могут возникать серьезные метаболические проблемы, такие как ожирение, диабет 2 типа или жировой гепатоз.

Поэтому ученые из Германии решили изучить влияние гормонов стресса на внутренние часы и их роль в ежедневных метаболических циклах, используя подопытных мышей. Статья о полученных результатах была опубликована в журнале Molecular Cell.

Гормоны стресса и печень

Для изучения метаболических функций глюкокортикоидов в печени исследователи фиксировали активность их рецепторов с помощью высоких технологий. Каждые четыре часа, днем и ночью, они анализировали состояние печени животных. Мышей кормили либо нормальной, либо жирной пищей. Используя самые современные методы геномики (раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов), протеомики (область молекулярной биологии, посвященная исследованию белков) и биоинформатики, команда ученых смогла получить представление о том, когда и где глюкокортикоидный рецептор оказывает влияние на метаболизм.

Исследователи проанализировали влияние суточных колебаний высвобождения гормонов стресса в течение 24-часового цикла метаболизма печени. Они смогли наглядно показать, как по-разному глюкокортикоиды регулируют метаболизм во время голодания (когда мыши спят) и приема пищи (когда они активны) в зависимости от времени связи с геномом.

Эксперимент также продемонстрировал, что большая часть ритмической активности генов контролируется этими гормонами. Потеря контроля влияет на уровень сахара и липидов в крови. Это объясняет, почему печень по-разному регулирует количество сахара и жира в крови в течение дня и ночи.

Команда исследовала геномные эффекты, вводя препарат Дексаметазон, синтетический глюкокортикоид, который активирует тот же самый рецептор. «Мы обнаружили, что реакция на лекарство у мышей с ожирением отличается от реакции мышей без избыточного веса. Впервые мы смогли показать, что питание может изменять гормональные и медикаментозные реакции обмена веществ», – комментирует результаты доктор Фабиана Квальярини.

Питание может изменять гормональные и медикаментозные реакции обмена веществ

Новые идеи в терапии нарушений обмена веществ

Глюкокортикоиды представляют собой группу природных и синтетических стероидных гормонов, таких как кортизол. Они обладают мощными противовоспалительными и иммуносупрессивными свойствами и широко используются в медицине. Но у этих гормонов есть один существенный недостаток: они могут также вызывать серьезные побочные эффекты из-за их способности регулировать метаболизм сахара и липидов: у пациентов может развиться ожирение, жировой гепатоз, гипертония или диабет 2 типа.

«Понимая, как глюкокортикоиды контролируют 24-часовой цикл активности генов печени и, следовательно, уровень сахара в крови и жира, мы получаем новое понимание развития болезней обмена веществ. Мы смогли описать новые отношения между образом жизни, гормонами и физиологией на молекулярном уровне. Люди, страдающие ожирением, могут иначе реагировать на ежедневный выброс гормонов или на препараты глюкокортикоидов. Эти механизмы являются основой для разработки новых методов лечения», – объясняет профессор Генриетта Уленхаут.