Исследование связывает нарушение циркадного ритма с ожирением и диабетом

Новое исследование, опубликованное в Journal of Clinical Investigation, рассмотрело доказательства нарушения циркадного ритма, метаболического здоровья и генов циркадного локомоторного выхода (clock) циклов.

Ежедневные рутины жизни связаны с окружающей средой, что приводит к эволюции циркадных ритмов. Сигналы, такие как температура, солнечный свет, еда и звук, называемые "цайтгеберами", адаптируют циркадные ритмы к внешним условиям. Растущие доказательства связывают циркадные нарушения или цайтгеберы с неблагоприятными последствиями для человека. Комплексный обзор связи между метаболическим здоровьем и экспрессией циркадных генов отсутствует. В этом исследовании были обобщены и сопоставлены доказательства из исследований на животных моделях с эпидемиологическими данными для повышения понимания вклада циркадных нарушений и экспрессии генов clock в патологии, связанные с метаболическим здоровьем.

Циркадные ритмы у животных моделей

Генетические драйверы циркадных ритмов у животных впервые были обнаружены в плодовой мушке Drosophila melanogaster, что показало, что ген период (per) и белок (PER) важны для циркадного ритма. Дальнейшие исследования подтвердили эти результаты и обнаружили дополнительные ключевые гены clock, такие как brain and muscle ARNT-like 1 (BMAL1), cryptochrome (CRY), и ортологи PER (PER1 – PER3).

Мыши с мутированными генами clock показали измененные времена приема пищи и потребляли больше калорий, что приводило к метаболическому синдрому и ожирению, а также снижению ритма активности. Подобные метаболические изменения были отмечены у других моделей мышей с мутациями в компонентах молекулярных часов.

Гомеостаз глюкозы и экспрессия генов

Гомеостаз глюкозы регулируется специфическими генными сигнальными механизмами, контролируемыми определенными CCG. Исследование показало, что у мышей с нормальной экспрессией BMAL1 в β-клетках поджелудочной железы димеры BMAL1/CLOCK связывались с регуляторными участками, приводя к транскрипции целей, отличных от клеток печени. Мыши с нарушенной экспрессией BMAL1 развивали непереносимость глюкозы.

Эпидемиологические и популяционные исследования

Предварительные данные из эпидемиологических анализов рабочих ночных смен показывают, что метаболическое здоровье изменяется из-за циркадных нарушений. В исследовании Nurses’ Health отмечено, что у участников, работающих ночные смены, было повышенное потребление калорий, короткая продолжительность сна и повышенная вероятность ожирения.

Экспрессия генов CCG и циркадные нарушения

Исследование, проведенное среди 18 медсестер, показало, что у работников сменной работы меньше ритмичных генов в периферических мононуклеарных клетках крови по сравнению с дневными сменами. Другое исследование с участием 60 медсестер выявило дифференциальную экспрессию почти всех CCG. В отдельном исследовании 22 участника были подвергнуты форсированной десинхронизации 28-часовых дней, и начало сна сдвигалось на четыре часа каждую ночь.

Метаболическая патология и гены CCG

Может быть двунаправленная связь между экспрессией CCG и метаболическим здоровьем, так как ухудшение метаболического здоровья может изменять экспрессию CCG в ткане-специфической манере. Одно исследование с участием 28 женщин с ожирением и 21 стройной женщины без диабета показало измененную экспрессию различных CCG у лиц с ожирением.

Заключение

Растущий объем данных связывает деятельность генов clock с патологическими метаболическими исходами. Влияние циркадных нарушителей зависит от продолжительности и качества воздействия. Долгосрочные периоды работы по сменам могут не позволить внутренним органам восстановить нормальные ритмы. Дополнительные исследования необходимы для углубления базы доказательств и улучшения понимания этих взаимосвязей.