Štúdia spája narušenie cirkadiánneho rytmu s obezitou a cukrovkou

Nová štúdia publikovaná v časopise Journal of Clinical Investigation preskúmala dôkazy o narušení cirkadiánneho rytmu, metabolickom zdraví a génoch cirkadiánneho cyklu lokomotorického výstupu (hodinového cyklu).

Denné rutiny života sú prepojené s prostredím, čo vedie k vývoju cirkadiánnych rytmov. Podnety ako teplota, slnečné svetlo, jedlo a zvuk, nazývané „zeitgebery“, prispôsobujú cirkadiánne rytmy vonkajším podmienkam. Narastá množstvo dôkazov o spojení cirkadiánnych narušení alebo zeitgeberov s nepriaznivými následkami pre človeka. Chýba komplexný prehľad vzťahu medzi metabolickým zdravím a expresiou cirkadiánnych génov. Táto štúdia zhrnula a porovnala dôkazy zo zvieracích modelov s epidemiologickými údajmi s cieľom lepšie pochopiť príspevok cirkadiánnych narušení a expresie cirkadiánnych génov k patológiám súvisiacim s metabolickým zdravím.

Cirkadiánne rytmy v zvieracích modeloch

Genetické faktory ovplyvňujúce cirkadiánne rytmy u zvierat boli prvýkrát objavené u ovocnej mušky Drosophila melanogaster, čo ukázalo, že gén periódy (per) a proteín (PER) sú dôležité pre cirkadiánny rytmus. Ďalšie štúdie tieto výsledky potvrdili a identifikovali ďalšie kľúčové gény pre cirkadiánny rytmus, ako napríklad mozgový a svalový ARNT-like 1 (BMAL1), kryptochróm (CRY) a PER ortológy (PER1–PER3).

Myši s mutovanými génmi molekulárnych hodín vykazovali zmenené časy jedál a konzumovali viac kalórií, čo viedlo k metabolickému syndrómu a obezite, ako aj k zníženému rytmu aktivity. Podobné metabolické zmeny boli zaznamenané aj u iných myších modelov s mutáciami v zložkách molekulárnych hodín.

Glukózová homeostáza a génová expresia

Glukózová homeostáza je regulovaná špecifickými mechanizmami génovej signalizácie kontrolovanými určitými CCG. Štúdia ukázala, že u myší s normálnou expresiou BMAL1 v pankreatických β-bunkách sa diméry BMAL1/CLOCK viažu na regulačné miesta, čo vedie k transkripcii iných cieľov ako sú pečeňové bunky. Myši so zhoršenou expresiou BMAL1 vyvinuli intoleranciu glukózy.

Epidemiologické a populačné štúdie

Predbežné dôkazy z epidemiologických analýz pracovníkov v nočných zmenách naznačujú, že metabolické zdravie je ovplyvnené narušením cirkadiánneho režimu. Štúdia o zdraví sestier zistila, že účastníci, ktorí pracovali v nočných zmenách, mali zvýšený príjem kalórií, skrátenú dĺžku spánku a mali vyššiu pravdepodobnosť obezity.

Expresia génu CCG a cirkadiánne narušenie

Štúdia 18 sestier zistila, že zamestnanci na zmeny mali v mononukleárnych bunkách periférnej krvi menej rytmických génov ako zamestnanci na denné zmeny. Ďalšia štúdia so 60 sestrami zistila rozdielnu expresiu takmer všetkých CCG. V samostatnej štúdii bolo 22 účastníkov podrobených nútenej desynchronizácii 28-hodinových dní, pričom začiatok spánku sa každú noc posunul o štyri hodiny.

Metabolická patológia a gény CCG

Medzi expresiou CCG a metabolickým zdravím môže existovať obojsmerný vzťah, pretože zhoršenie metabolického zdravia môže zmeniť expresiu CCG tkanivovo špecifickým spôsobom. Jedna štúdia s 28 obéznymi a 21 chudými ženami bez cukrovky preukázala zmenenú expresiu rôznych CCG u obéznych jedincov.

Záver

Narastá počet dôkazov, ktoré spájajú aktivitu génov ovplyvňujúcich cirkadiánny rytmus s patologickými metabolickými výsledkami. Vplyv cirkadiánnych disruptorov závisí od trvania a kvality expozície. Dlhé obdobia práce na zmeny môžu brániť vnútorným orgánom v obnove normálnych rytmov. Na prehĺbenie dôkazovej základne a zlepšenie pochopenia týchto vzťahov je potrebný ďalší výskum.