Kosthold, kroppsklokke, hormoner og metabolisme: Hva er lenken?
Ved hjelp av mus har forskere avslørt for første gang hvordan stresshormoner kontrollerer fett og sukker i løpet av en 24-timers syklus. I tillegg har de vist at et diett med høyt kaloriinnhold kan endre tidsfølsomheten til metabolske sykluser.
Den nye studien, ledet av forskere fra Helmholtz Zentrum München og det tyske senteret for diabetesforskning (DZD), også i München, Tyskland, hjelper til med å forklare den rytmiske naturen til stresshormoner, hvis nivåer øker før de våkner og fôrer og ebner ut under søvn og Fasting.
Funnene avklarer også hvordan denne hormonsyklusen knytter seg til den daglige rutinen som leveren følger ved lagring og frigjøring av sukker og fett.
En nylig Molecular Cell papir beskriver hvordan forskerne gjorde disse funnene ved å undersøke glukokortikoidaktivitet i leveren til mus.
Fordi glukokortikoidreseptoren også er målet for betennelsesdempende syntetiske steroider, antyder resultatene at glukokortikoidmedisiner kan ha forskjellige effekter på mennesker med og uten fedme.
Stresshormoner topp og avtar
Binyrene frigjør glukokortikoidhormoner om morgenen under kontroll av klokkerelaterte signaler fra hjernen.
Den biologiske klokken som ligger i hver celle i kroppen hjelper til med å regulere den daglige timingen for hormonfrigivelse. Sollys og livsstilsfaktorer holder den biologiske klokken synkronisert.
Kjertlene frigjør også hormonene som respons på stress, og det er derfor de også kalles stresshormoner.
Stresshormonene når sitt høydepunkt før de våkner, og hjelper kroppen til å forberede seg på dagens aktiviteter ved å hente energi fra økte nivåer av fett og sukker.
Imidlertid kan forstyrrelse av biologiske klokker - for eksempel fra arbeidsskift eller gjennom jetlag - forstyrre stoffskiftet sterkt og bidra til relaterte lidelser, som type 2 diabetes, fedme og fettlever.
Glukokortikoidmedisiner og en tilstand som kalles Cushings syndrom, som begge øker glukokortikoidnivået, kan ha samme effekt.
Studie fokusert på glukokortikoidreseptorer
Den nye studien hadde som mål å forstå sammenhengen mellom de daglige stresshormonspenningene, den biologiske klokken og metabolske sykluser ved å fokusere på glukokortikoidreseptorer.
Glukokortikoider regulerer mange molekylære prosesser i funksjoner som spenner fra metabolisme og immunitet til beinvekst og kognisjon.
Nesten alle celler i kroppen har reseptorer for disse hormonene. Uten den matchende reseptoren kan ikke hormonet komme inn i cellen og påvirke den.
For den nye studien undersøkte teamet den metabolske aktiviteten til glukokortikoider i leveren til mus ved å vurdere egenskapene til deres matchende reseptor.
De brukte en rekke avanserte teknikker for å kartlegge hva som skjedde med glukokortikoidreseptorer i muselever hver 4. time over en 24-timers syklus. De brukte to musegrupper: den ene gruppen hadde et normalt kosthold, og den andre gruppen fikk mat med høyt fettinnhold.
Teamet undersøkte også i detalj hva som skjedde med musenes 24-timers levermetabolisme som et resultat av daglige økninger i glukokortikoid sekresjon.
Metodene de brukte tillot dem å vise at effekten av glukokortikoider var forskjellig når dyrene faste under søvn, og mens de matet når de var våkne og aktive.
Stresshormoner regulerer sirkadiske gener
Forskerne fant at glukokortikoidreseptoren utøvde disse effektene gjennom tidssensitiv binding til genomene i levercellene.
I tillegg ser det ut til at reseptoren, og dermed de tilknyttede stresshormonene, hjelper til med å regulere nesten alle døgngenene.
"Å fremheve den dominerende rollen [glukokortikoidreseptoren] spiller i å synkronisere sirkadiske amplituder," skriver forfatterne, "vi finner at flertallet av oscillerende gener er bundet av og er avhengig av [glukokortikoidreseptoren]."
Forskerne viste at leveren til mus som manglet reseptoren ikke kontrollerte fett og sukker i henhold til dag og natt.
Teamet antyder at funnene avslører hvordan leveren kontrollerer nivåer av sukker og fett i blodet annerledes om dagen sammenlignet med natten.
Et ytterligere sett med eksperimenter avslørte også at mus med normalvekt og overvekt reagerte forskjellig på et glukokortikoidmedisin.
Teamet mener at studien er den første som viser at diett kan endre effekten av hormoner og medisiner på metabolsk vev.
Forskerne antyder at funnene deres vil bidra til å informere det nye feltet av kronomedisin, som understreker den biologiske klokkens rolle i helse og sykdom.
"Vi kunne beskrive en ny sammenheng mellom livsstil, hormoner og fysiologi på molekylært nivå, noe som tyder på at overvektige mennesker kan reagere annerledes på daglig hormonsekresjon eller på glukokortikoider," sier seniorforfatter Nina Henriette Uhlenhaut, professor ved Helmholtz Zentrum München. .
"Å forstå hvordan glukokortikoider kontrollerer 24-timers sykluser av genaktivitet i leveren og dermed blodnivåer av sukker og fett gir ny innsikt i kronomedisin og utvikling av metabolsk sykdom."
Prof. Nina Henriette Uhlenhaut
