тялото

Неизправен часовник на тялото води до затлъстяване, диабет

Затлъстяването и диабетът както при възрастни, така и при деца нарастват с тревожни темпове и широк кръг виновници - големи порции храна, липса на упражнения поради телевизия, компютри, разрастване на предградията и загуба на занимания във фитнес, високомаслени и бързи храни, натоварени със захар напитки и психологическа травма - са обвинени.

Сега изследователи от Northwestern University и Evanston Northwestern Healthcare (ENH) са определили нещо дълбоко в мозъка и други тъкани, което играе важна роля в борбата за поддържане на здравословно тегло: 24-часов вътрешен часовник на тялото. Изследователският екип, воден от ендокринолог и експерт по циркадни ритми, показа, че дефектният или неправилно подравнен телесен часовник, който регулира както съня, така и глада, може да причини хаос върху тялото и неговия метаболизъм, увеличавайки склонността към затлъстяване и диабет.

Констатациите са публикувани онлайн днес (21 април) от списание Science.

„Точно както има механизъм, който кара сърцето да бие, има часовник, който функционира в много различни части на тялото, за да регулира много различни системи“, казва д-р Джоузеф Бас, старши автор и асистент по медицина и невробиология и физиология в Северозапад и ръководител на отдела по ендокринология и метаболизъм в ENH.

„Не знаем твърде много за това как часовниците контролират храненето и метаболизма при нормални индивиди, но сега показахме, че увеличаването на теглото и отклоненията в метаболизма, включително диабет, водят до неизправност на този вътрешен часовник. Телесният часовник явно контролира сложната мозъчна сигнална система, която регулира апетита. "

„Демонстрирахме, че животински модел с известна циркадна дисрегулация - мишка с мутиран ген Clock и следователно неточен телесен часовник - има метаболитни проблеми, поне затлъстяване и признаци на метаболитен синдром“, каза експертът по циркаден ритъм Fred W. Turek, водещ автор на статията и професор по невробиология и физиология в колежа по изкуства и науки Weinberg в Северозапад.

„Това предоставя нови генетични доказателства, че физиологичните резултати на биологичния часовник, съня и апетита са взаимосвързани на молекулярно и поведенческо ниво, което дава последици за ролята на вътрешния биологичен момент при оптимизиране на стратегиите за намаляване и поддържане на загуба на тегло, произтичаща както от медицински, така и от начин на живот модификации. "

В изследователския екип влизат още Джоузеф С. Такахаши, Уолтър и Мери Елизабет Глас професор в науките за живота и изследовател на Медицинския институт Хауърд Хюз в Северозапад, който ръководи екипа, клонирал първия циркаден ген на бозайници Clock през 1997 г. Това откритие предостави генетичният модел, критичен за това проучване, докладван в Science.

Учените са излагали мишките на редовна диета с високо съдържание на мазнини и са сравнявали отговора на мутиралите животни с отговора на нормалните животни. Те открили, че животните с мутация на Clock не са в състояние да регулират телесното си тегло в присъствието на нито една от диетите. Ефектът от мутацията на Clock върху телесното тегло при животни, хранени с редовна диета, е сходен по големина с ефекта на диета с високо съдържание на мазнини при нормални мишки. Когато животните-мутанти на Clock са били хранени с диета с високо съдържание на мазнини, комбинираният ефект от диета плюс мутация води до най-тежките промени в телесното тегло и промени в метаболизма. Затлъстелите мишки показаха метаболитни нарушения в секрецията на инсулин и способността на черния дроб да се справя със захарта.

Затлъстяването е свързано с метаболитни и сърдечно-съдови нарушения, често наричани метаболитен синдром, което увеличава риска на индивида да развие сериозно заболяване, каза Бас и Турек. В допълнение към излишното телесно тегло, факторите включват високо кръвно налягане, високи нива на инсулин и едно или повече ненормални нива на холестерол и, на цялото ниво на животните, невъзможност за изразходване на излишните консумирани калории. Робърт Х. Екъл, д-р, автор на научния труд и професор по медицина в Университета на Колорадо в Денвър и Центъра за здравни науки и новоизбраният президент на Американската сърдечна асоциация, и колегите му установиха, че животните-мутанти на Clock са намалили разсейването на енергия въпреки положителния енергиен баланс, комбиниращ фенотипа на затлъстяването при тези животни.

„Нашите открития водят до провокативни въпроси, които изискват допълнителни разследвания“, каза Бас. „Възможно ли е загубата на сън или промяна в циркадните ритми да изострят проблемите при регулирането на апетита? Възможно е да е въпрос не само колко ядете, но и по кое време на деня ядете и как това се отразява на тялото. Хранете ли се по време на деня, когато системата ви е вътрешно подредена да метаболизира храната? "

Приблизително 18 милиона души в Съединените щати имат диабет и почти две трети от възрастните са с наднормено тегло, което включва 30% от затлъстелите. Заедно диабетът и затлъстяването водят до почти 200 000 смъртни случая годишно и оказват опустошителни социални и икономически жертви поради усложнения, включително слепота, бъбречна недостатъчност, сърдечни заболявания и инсулт.

Биологичните часовници функционират в мозъка, както и в белите дробове, черния дроб, сърцето и скелетните мускули. Те работят по 24-часов циркаден цикъл (на латински „около ден“), който управлява функции като сън и събуждане, почивка и активност, баланс на течностите, телесна температура, сърдечен дебит, консумация на кислород и секреция на ендокринната жлеза.

„Телесният часовник регулира времето, когато си лягаме, времето, когато ставаме, и времето, когато огладняваме - това са биологични принципи, а не психологически фактори“, каза Бас. „Това вътрешно устройство е основна система, която е важна за здравето.“

В допълнение към Бас, Турек, Такахаши и Екел, други автори на Science са Корин Джошу, Акира Кохсака, Емили Лин, Ганка Иванова, Ерин Макдирмън, Аарон Лапоски, Сю Лозе-Олсън и Ейми Ийстън от Северозападния университет; и Далан Р. Йенсен от Университета на Колорадо в Денвър.

Изследването е подкрепено от Националните здравни институти с грантове AG18200, DK02675, AG11412, HL75029, HL59598 и DK26356.