Нарушаването на циркадния ритъм на тялото може да доведе не само до затлъстяване, но също така може да увеличи риска от диабет и сърдечни заболявания.

денонощния

Това е заключението на първото проучване, което категорично показва, че инсулиновата активност се контролира от циркадния биологичен часовник на тялото. Проучването, публикувано на 21 февруари в списание Current Biology, помага да се обясни защо има значение не само какво ядете, но и когато ядете.

Изследването е проведено от екип от учени от Вандербилт, ръководени от професор по биологични науки Карл Джонсън и професори по молекулярна физиология и биофизика Оуен Макгинес и Дейвид Васерман.

"Нашето проучване потвърждава, че не само това, което ядете и колко ядете, е важно за здравословния начин на живот, но когато ядете е също много важно", каза постдокторантът Шу-кун Ши, който извърши експеримента с асистент Тасним Ансари в Центъра за метаболитно фенотипизиране на мишки на Университета Вандербилт.

През последните години редица проучвания както върху мишки, така и при мъже са открили разнообразни връзки между работата на биологичния часовник на тялото и различните аспекти на неговия метаболизъм, физическите и химичните процеси, които осигуряват енергия и произвеждат, поддържат и унищожават тъканите. Обикновено се предполагаше, че тези вариации са причинени в отговор на инсулин, който е един от най-мощните метаболитни хормони. Никой обаче всъщност не беше определил, че действието на инсулина следва 24-часов цикъл или какво се случва, когато циркадният часовник на тялото е нарушен.

Тъй като са нощни, мишките имат циркаден ритъм, който е огледален образ на този на хората: Те са активни през нощта и спят през деня. В противен случай учените са установили, че вътрешната система за отчитане на времето на двата вида функционира почти по същия начин на молекулярно ниво. Повечето видове клетки съдържат свои собствени молекулярни часовници, всички от които се контролират от главен циркаден часовник в супрахиазматичното ядро ​​в мозъка.

"Хората подозират, че реакцията на нашите клетки към инсулин е имала циркаден цикъл, но ние сме първите, които действително са го измерили", каза Макгинес. „Главният часовник в централната нервна система задвижва цикъла и инсулиновият отговор следва.“

Инсулинът, който се произвежда в панкреаса, играе ключова роля в регулирането на метаболизма на мазнините и въглехидратите в организма. Когато се храним, храносмилането ни разгражда въглехидратите в храната ни до обикновената захарна глюкоза, която се абсорбира в кръвния поток. Твърде много глюкоза в кръвта е токсична, така че една от ролите на инсулина е да стимулира трансфера на глюкоза в нашите клетки, като по този начин премахва излишната глюкоза от кръвта. По-конкретно, инсулинът е необходим за придвижване на глюкозата в черния дроб, мускулите и мастните клетки. Той също така блокира процеса на изгаряне на мазнини за енергия.

Действието на инсулина - способността на хормона да премахва глюкозата от кръвта - може да бъде намалено от редица фактори и се нарича инсулинова резистентност. Проучването установи, че нормалните "диви" миши тъкани са относително устойчиви на инсулин по време на неактивната/фазата на гладно, докато те стават по-чувствителни към инсулина (следователно по-способни да пренасят глюкозата от кръвта) по време на фазата на висока активност/хранене техният 24-часов цикъл. В резултат на това глюкозата се превръща главно в мазнини по време на неактивната фаза и се използва за енергия и в изграждането на други тъкани по време на фазата на висока активност.

"Ето защо е добре да постим всеки ден. Не яжте нищо между вечеря и закуска", каза Джонсън.

Изследователите също така изследват какво се е случило с действието на инсулина, когато циркадните часовници на отделни мишки са нарушени.

Един от подходите, който те използваха, беше да изследват специални „нокаутирани“ мишки, които са премахнали един от гените, необходими за правилната биологична функция на часовника. Те открили, че тези мишки изглежда са заключени в денонощен режим, устойчив на инсулин, сравним с фазата на неактивност/гладно. След като се хранят с диета с високо съдържание на мазнини, те са склонни да наддават повече тегло и да носят повече мазнини от мишки от див тип. Доставянето им с протеина, произведен от липсващия ген, възстановява циркадния им ритъм, намалява инсулиновата им резистентност и им пречи да натрупват излишни мазнини.

Друг подход беше да се поставят нормални мишки от „див тип“ в постоянно осветена среда, която нарушава циркадния им цикъл. В този случай те откриха, че мишките са заключени във фаза неактивност/гладно, развиват по-висок дял телесни мазнини и наддават по-голямо тегло на диета с високо съдържание на мазнини, отколкото мишки от див тип, въпреки че всъщност ядат по-малко храна. Затлъстяването и придружаващата го инсулинова резистентност увеличават риска от диабет и сърдечно-съдови заболявания.

Според изследователите това помага да се обясни повишената честота на затлъстяване и диабет сред работниците в нощни смени и хората, страдащи от нарушаване на часовниците и нормалния режим на сън.

Изследователите също така установиха, че диетите с високо съдържание на мазнини нарушават циркадния часовник на мишки от див тип, живеещи в нормален цикъл ден/нощ. В резултат на това техният инсулинов цикъл по подразбиране е фаза неактивност/гладно, което помага да се обясни защо диетите с високо съдържание на мазнини водят до наддаване на тегло.

Изследването е подкрепено от Националния институт по диабет и храносмилателни и бъбречни болести безвъзмездна помощ DK059637, DK020593 и DK076169-04, Национален институт за сърце, белите дробове и кръвта R21HL1029492-01A1 и Наградата за изследване на мозъка и поведението NARSAD Young 176 Investigator # 17623.