Існує прямий зв'язок між нашими жировими клітинами й молекулами в наших біологічних годинниках. Ці годинники кажуть організму, коли спати і переварювати їжу, жировим клітинам - коли накопичувати зайву енергію, і подають про це відповідний сигнал у мозок. Є в неправильний час, і набирати вагу простіше всього.


У своєму новому дослідженні в Nature Medicine доктор філософії, науковий співробітник лабораторії Гаррета Фітцджеральда, доктора медичних наук, ФРС директора інституту Трансляційної медицини і терапії Георгіос Пейшос з Медичної школи Перельмана при Університеті Пенсільванії з'ясували, що видалення годинного гена, відомого як BMAL1, з жирових клітин, що є причиною ожиріння у мишей, пов'язаного зі зміною розкладу прийому їжі цих нічних тварин. Ці дані проливають світло на складні причини набору ваги у людей.

Дослідження Пенсільванського університету дивно в двох аспектах. «Перший полягає у відносно невеликих змінах у споживанні їжі, яка зазвичай може сприяти накопиченню енергії у мишей в період відпочинку, - говорить Пейшос. - Наші миші почали страждати ожирінням без збільшення кількості споживаних калорій». І справді, причиною перетворення підданих дослідженню нормальних мишей у мишей з вийшли з ладу годинами в жирових клітинах, могло послужити зміна характеру споживаних ними продуктів харчування.

У попередньому дослідженні Nature займалася вивченням описаних потужних каналів зв'язку між циркадными ритмами і метаболізмом, пропонуючи нові шляхи для розуміння розладів обох систем, включаючи біоритми, розлади сну, ожиріння і діабет.

«Це в корені міняє наші знання про роботу циркадних годин (біоритмів) і про те, як вони організовують наші цикли сну і неспання, прийому їжі і навіть час засвоєння поживних речовин нашим організмом»,- говорить професор Лабораторії експресії генів Солка Рональд М. Еванс.

Ці поведінкові зміни у мишей почасти схожі з синдромом є на ніч у людей, також пов'язаний з ожирінням і вперше описаний Альбертом Станкардом в 1955 році.

Друге дивовижне спостереження відноситься до самих молекулярним годинах.

Зазвичай годинник в периферичних тканинах, як думали раніше, діють на зразок тактового генератора в SCN (супрахиазматическом ядрі) мозку, що чимось схоже на те, як члени оркестру виконують вказівки диригента. «Хоча нам давно відомо, що периферичні годинники мають достатню потужність для автономної роботи - ударник може бити в барабан без команд диригента - тут ми бачимо, що поведінка оркестрового ударника може саме по собі впливати на диригента»,- пояснює Фітцджеральд.

Щоденне споживання їжі визначається коливальної експресією генів, яка стимулює і пригнічує апетит у гипотоламусе. Дослідники виявили, що коли годинник в жирових клітинах дають збій, порушується гіпоталамічний ритм на користь споживання продуктів харчування в невідповідний час - денний у мишей, нічне у людини.

Коли типовий денний ритм зсувається, також відбуваються зміни в обміні речовин. Наприклад, у людей, працівників нічної зміни, широко поширене ожиріння та метаболічний синдром, і пацієнти з порушенням сну мають підвищений ризик розвитку ожиріння. Зменшення тривалості сну також означає придбання більшої ваги у здорових чоловіків і жінок.

Доктор Стівен Макнайт з Техаського університету Південно-Західного медичного центру в Далласі і його команда оприлюднили подробиці того, як харчування може впливати на циркадні ритми. Певна кількість продуктів харчування, будучи «паливом» для процесів, що протікають в організмі, запасається у формі речовини NADPH, головного провідника енергії.

Хоча деякі експерти переконані, що світло чинить сильний вплив на становище годин, деякі факти вказують на те, що час прийому їжі відіграє таку ж, якщо не більш важливу роль.

Закон балансування

Балансування рівнів енергії в організмі вимагає інтеграції безлічі сигналів між центральною нервовою системою і такими периферійними тканинами, як печінка і серце. Жирові клітини не тільки зберігають і вивільняють енергію, але також пов'язані з головним мозком кількістю збереженої енергії за коштами гормону лептину.

Виділення лептину служить причиною збільшення кількості енергії, необхідної для використання і зменшення обсягу споживаної їжі через колії в гипотоламусе.

Зазвичай миші, що знаходяться на жировій дієті, швидко розвивали зміни до своєї звичайної моделі активності. Тварини починають більше їсти протягом дня, коли передбачається, що миша - істота нічний повинна спати. У них також виявляються зміни в молекулярних компонентах циркадних годин і у важливих аспектах метаболічної хімії.

Пенсильванская команда дослідників виявила, що лише невелика частина генів була видозмінена, коли годинник в жирових клітинах дали збій і регулювалися такими жирними ненасиченими кислотами, як ейкозапентаєнова кислота (ЕПК) і докозагексаєнова кислота (ДГК), які були викинуті в кров. Цікаво, що деякі з цих жирних кислот зазвичай асоціюються з риб'ячим жиром. Звичайно, рівні ЕПК і ДГК в плазмі і в гипотоламусе під час порушення харчування були низькими.

«На наш подив, ми могли захопити весь фенотип - невідповідні жировим клітинам коливання та експресія генів у гипотоламусе, модель харчування і ожиріння-додавши ЕПК і ДГК тваринам з модифікованим геном», - зазначає Пейшос.

Отримані дані вказують на роль молекулярних годин для жирових клітин в упорядкуванні енергії і часу їжі за допомогою об'єднання з гипотоламусом, який, в кінцевому рахунку, впливає на накопичення енергії і вагу тіла.

Взяті разом, ці дослідження підкреслюють важливість молекулярних годин «диригента» обміну речовин і відображають головну роль жирових клітин в інтеграції споживання їжі та витрат енергії.

«Результати досліджень показують, що короткострокові зміни мають безпосередній вплив на періодичність прийому їжі», - говорить Фітцджеральд. - «З часом ці зміни призводять до збільшення маси тіла. Диригент дійсно залежить від ударника».

Крім того, дослідники виявили, що у мишей, що знаходяться на висококалорійної дієти, проявляються зміни діяльності ключових генів, які контролюють приблизно 24-годинний циркадний ритм. Ці години, контрольовані метаболічними генами, проявляють себе у ролі компонентів мозку, а також печінки і жирових тканин. Висококалорійна дієта пригнічує активність ключових годинних генів.

Змінюється не тільки активність і модель харчування, але також молекулярні процеси, залучені у метаболізм. Зміни здаються глобальними. Ці годинники являють собою старовинний механізм, який узгоджує поведінку із змінами у зовнішньому середовищі, яке змінюється у відповідності з обертанням Землі, циклами дня і ночі. Безумовно, годинник залежать і від складу раціону.