Badanie łączy zaburzenia rytmu okołodobowego z otyłością i cukrzycą

Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Journal of Clinical Investigation przeanalizowało dowody na zaburzenia rytmu dobowego, zdrowie metaboliczne i geny regulujące cykl dobowy lokomotoryczny (zegar).

Codzienne czynności życiowe są powiązane ze środowiskiem, co prowadzi do ewolucji rytmów dobowych. Wskazówki takie jak temperatura, światło słoneczne, jedzenie i dźwięk, zwane „zeitgebers”, dostosowują rytmy dobowe do warunków zewnętrznych. Coraz więcej dowodów łączy zaburzenia dobowe lub zeitgebers z niekorzystnymi skutkami dla ludzi. Brakuje kompleksowego przeglądu związku między zdrowiem metabolicznym a ekspresją genów dobowych. W tym badaniu podsumowano i porównano dowody z modeli zwierzęcych z danymi epidemiologicznymi w celu lepszego zrozumienia wpływu zaburzeń dobowych i ekspresji genów zegara na patologie związane ze zdrowiem metabolicznym.

Rytmy dobowe w modelach zwierzęcych

Genetyczne czynniki rytmów dobowych u zwierząt zostały po raz pierwszy odkryte u muszki owocowej Drosophila melanogaster, co wykazało, że gen okresu (per) i białko (PER) są ważne dla rytmu dobowego. Dalsze badania potwierdziły te wyniki i zidentyfikowały dodatkowe kluczowe geny zegara, takie jak mózgowy i mięśniowy ARNT-like 1 (BMAL1), kryptochrom (CRY) i ortologi PER (PER1–PER3).

Myszy ze zmutowanymi genami zegara wykazywały zmienione pory posiłków i spożywały więcej kalorii, co prowadziło do zespołu metabolicznego i otyłości, a także do zmniejszonego rytmu aktywności. Podobne zmiany metaboliczne zauważono w innych modelach myszy z mutacjami w składnikach zegara molekularnego.

Homeostaza glukozy i ekspresja genów

Homeostaza glukozy jest regulowana przez specyficzne mechanizmy sygnalizacji genów kontrolowane przez pewne CCG. Badanie wykazało, że u myszy z prawidłową ekspresją BMAL1 w komórkach β trzustki dimery BMAL1/CLOCK wiązały się z miejscami regulacyjnymi, co prowadziło do transkrypcji celów innych niż komórki wątroby. U myszy z zaburzoną ekspresją BMAL1 rozwinęła się nietolerancja glukozy.

Badania epidemiologiczne i populacyjne

Wstępne dowody z analiz epidemiologicznych pracowników nocnych zmian sugerują, że zaburzenia rytmu dobowego wpływają na zdrowie metaboliczne. Badanie Nurses' Health wykazało, że uczestnicy, którzy pracowali na nocnych zmianach, mieli zwiększone spożycie kalorii, krótszy czas snu i byli bardziej narażeni na otyłość.

Ekspresja genu CCG i zaburzenia rytmu dobowego

Badanie 18 pielęgniarek wykazało, że pracownicy zmianowi mieli mniej genów rytmicznych w mononuklearnych komórkach krwi obwodowej niż pracownicy zmianowi. Inne badanie 60 pielęgniarek wykazało różnicową ekspresję niemal wszystkich CCG. W oddzielnym badaniu 22 uczestników poddano wymuszonej desynchronizacji 28-godzinnych dni, a początek snu przesunięto o cztery godziny każdej nocy.

Patologia metaboliczna i geny CCG

Może istnieć dwukierunkowy związek między ekspresją CCG a zdrowiem metabolicznym, ponieważ pogorszenie zdrowia metabolicznego może zmienić ekspresję CCG w sposób specyficzny dla tkanki. Jedno badanie 28 otyłych i 21 szczupłych kobiet bez cukrzycy wykazało zmienioną ekspresję różnych CCG u osób otyłych.

Wniosek

Coraz więcej dowodów łączy aktywność genu zegara z patologicznymi wynikami metabolicznymi. Wpływ czynników zakłócających rytm dobowy zależy od czasu trwania i jakości narażenia. Długie okresy pracy zmianowej mogą uniemożliwić narządom wewnętrznym przywrócenie normalnego rytmu. Potrzebne są dodatkowe badania w celu pogłębienia bazy dowodowej i lepszego zrozumienia tych zależności.