Prehrana, telesna ura, hormoni in metabolizem: Kaj je povezava?
Z uporabo miši so znanstveniki prvič razkrili, kako stresni hormoni nadzorujejo raven maščobe in sladkorja v 24-urnem ciklu. Poleg tega so pokazali, da lahko visokokalorična prehrana spremeni časovno občutljivost presnovnih ciklov.
Nova študija, ki so jo vodili raziskovalci iz Helmholtz Zentrum München in Nemškega centra za raziskovanje diabetesa (DZD), prav tako v Münchnu v Nemčiji, pomaga razložiti ritmično naravo stresnih hormonov, katerih raven narašča pred budnostjo in hranjenjem ter pada med spanjem in post.
Ugotovitve pojasnjujejo tudi, kako se ta hormonski cikel povezuje z dnevno rutino, ki jo jetra upoštevajo pri shranjevanju in sproščanju sladkorja in maščob.
Nedavna Molekularna celica V prispevku je opisano, kako so raziskovalci prišli do teh odkritij z raziskovanjem aktivnosti glukokortikoidov v jetrih miši.
Ker je glukokortikoidni receptor tudi tarča protivnetnih sintetičnih steroidov, rezultati kažejo, da bi lahko imela glukokortikoidna zdravila različne učinke na ljudi z debelostjo in brez nje.
Stresni hormoni dosežejo vrhunec in izginejo
Nadledvične žleze zjutraj sproščajo glukokortikoidne hormone pod nadzorom urnih signalov iz možganov.
Biološka ura, ki se nahaja v vsaki celici telesa, pomaga uravnavati dnevni čas sproščanja hormonov. Sončna svetloba in dejavniki življenjskega sloga pomagajo sinhronizirati biološko uro.
Žleze sproščajo hormone tudi kot odziv na stres, zato jih imenujejo tudi stresni hormoni.
Stresni hormoni dosežejo svoj vrhunec pred prebujanjem in pomagajo telesu, da se pripravi na dnevne aktivnosti, tako da pridobi energijo iz povišanih ravni maščob in sladkorja.
Vendar pa lahko motnje v bioloških urah - na primer zaradi delovne izmene ali skozi jetlag - močno motijo metabolizem in prispevajo k povezanim motnjam, kot so diabetes tipa 2, debelost in zamaščenost jeter.
Glukokortikoidna zdravila in stanje, imenovano Cushingov sindrom, ki zvišujeta raven glukokortikoidov, imajo lahko enak učinek.
Študija se je osredotočila na glukokortikoidne receptorje
Cilj nove študije je bil s poudarkom na glukokortikoidnih receptorjih razumeti povezavo med dnevnimi valnimi stresnimi hormoni, biološko uro in presnovnimi cikli.
Glukokortikoidi uravnavajo številne molekularne procese v funkcijah, od presnove in imunosti do rasti kosti in kognicije.
Skoraj vsaka telesna celica ima receptorje za te hormone. Brez ustreznega receptorja hormon ne more vstopiti v celico in nanjo vplivati.
Za novo študijo je skupina raziskala presnovno aktivnost glukokortikoidov v jetrih miši z oceno lastnosti njihovih ujemajočih se receptorjev.
Uporabili so vrsto naprednih tehnik za preslikavo dogajanja z glukokortikoidnimi receptorji v mišjih jetrih vsake 4 ure v 24-urnem ciklu. Uporabili so dve skupini miši: ena skupina je bila na običajni dieti, druga skupina pa je bila hranjena z visoko vsebnostjo maščob.
Skupina je podrobno preučila tudi, kaj se je zgodilo z 24-urnim metabolizmom miši v jetrih kot rezultat dnevnega porasta izločanja glukokortikoidov.
Metode, ki so jih uporabljali, so jim omogočile, da so pokazale, da so bili učinki glukokortikoidov različni, kadar so živali postile med spanjem in med hranjenjem, ko so bile budne in aktivne.
Stresni hormoni uravnavajo cirkadiane gene
Raziskovalci so ugotovili, da je glukokortikoidni receptor te učinke izvajal s časovno občutljivo vezavo z genomi jetrnih celic.
Poleg tega se zdi, da receptor in s tem povezani stresni hormoni pomagajo uravnavati skoraj vse cirkadiane gene.
"Poudarjanje dominantne vloge [glukokortikoidnega receptorja] pri sinhronizaciji cirkadianih amplitud," pišejo avtorji, "ugotavljamo, da je večina nihajnih genov vezana na [glukokortikoidni receptor] in je odvisna od nje."
Raziskovalci so pokazali, da jetra miši, ki nimajo receptorja, ne nadzorujejo ravni maščob in sladkorja glede na dan in noč.
Skupina predlaga, da ugotovitve razkrijejo, kako jetra podnevi drugače nadzorujejo raven sladkorja in maščob v krvi v primerjavi z nočjo.
Nadaljnji niz poskusov je tudi razkril, da so se miši z normalno telesno težo in debelostjo različno odzvale na glukokortikoidno zdravilo.
Skupina verjame, da je študija prva, ki kaže, da lahko prehrana spremeni učinek hormonov in zdravil na presnovna tkiva.
Raziskovalci predlagajo, da bodo njihove ugotovitve pomagale pri obveščanju o nastajajočem področju kronomedicine, ki poudarja vlogo biološke ure pri zdravju in boleznih.
"Lahko bi opisali novo povezavo med življenjskim slogom, hormoni in fiziologijo na molekularni ravni, kar kaže na to, da se debeli ljudje lahko različno odzivajo na dnevno izločanje hormonov ali na glukokortikoidna zdravila," pravi višja avtorica študije Nina Henriette Uhlenhaut, profesorica v Helmholtz Zentrum München .
"Razumevanje, kako glukokortikoidi nadzorujejo 24-urne cikle genske aktivnosti v jetrih in posledično ravni sladkorja in maščob v krvi, daje nov vpogled v kronomedicino in razvoj presnovnih bolezni."
Prof. Nina Henriette Uhlenhaut
