Kost, kropsur, hormoner og stofskifte: Hvad er linket?
Ved hjælp af mus har forskere for første gang afsløret, hvordan stresshormoner styrer fedt- og sukkerniveauet over en 24-timers cyklus. Derudover har de vist, at en diæt med højt kalorieindhold kan ændre metabolismenes tidsfølsomhed.
Ny forskning på mus undersøger sammenhængen mellem diæt, stresshormoner, stofskifte og kroppens ur.Den nye undersøgelse, ledet af forskere fra Helmholtz Zentrum München og det tyske Center for Diabetes Research (DZD), også i München, Tyskland, hjælper med at forklare den rytmiske natur af stresshormoner, hvis niveauer stiger før de vågner og fodrer og ebner under søvn og faste.
Resultaterne præciserer også, hvordan denne hormonelle cyklus knytter sig til den daglige rutine, som leveren følger ved opbevaring og frigivelse af sukker og fedt.
En nylig Molekylær celle papir beskriver, hvordan forskerne gjorde disse opdagelser ved at undersøge glukokortikoidaktivitet i lever hos mus.
Fordi glukokortikoidreceptoren også er målet for antiinflammatoriske syntetiske steroider, antyder resultaterne, at glukokortikoidmedicin kan have forskellige virkninger på mennesker med og uden fedme.
Stresshormoner spidser og aftager
Binyrerne frigiver glukokortikoidhormoner om morgenen under kontrol af urrelaterede signaler fra hjernen.
Det biologiske ur, der findes i hver celle i kroppen, hjælper med at regulere den daglige timing af hormonfrigivelse. Sollys og livsstilsfaktorer hjælper med at holde det biologiske ur synkroniseret.
Kirtlerne frigiver også hormonerne som reaktion på stress, hvorfor de også kaldes stresshormoner.
Stresshormonerne når sit højdepunkt, inden de vågner, og hjælper kroppen med at forberede sig på dagens aktiviteter ved at få energi fra forhøjede niveauer af fedt og sukker.
Forstyrrelse af biologiske ure - som f.eks. Fra arbejdsskift eller gennem jetlag - kan dog i høj grad forstyrre stofskiftet og bidrage til relaterede lidelser såsom type 2-diabetes, fedme og fedtlever.
Glukokortikoidmedicin og en tilstand kaldet Cushings syndrom, som begge hæver glukokortikoidniveauer, kan have den samme virkning.
Undersøgelse fokuseret på glukokortikoidreceptorer
Den nye undersøgelse havde til formål at forstå sammenhængen mellem de daglige stresshormonbølger, det biologiske ur og metaboliske cyklusser ved at fokusere på glukokortikoidreceptorer.
Glukokortikoider regulerer adskillige molekylære processer i funktioner lige fra stofskifte og immunitet til knoglevækst og kognition.
Næsten alle celler i kroppen har receptorer til disse hormoner. Uden den matchende receptor kan hormonet ikke komme ind i cellen og påvirke den.
Til den nye undersøgelse undersøgte holdet den metaboliske aktivitet af glukokortikoider i leverne hos mus ved at vurdere egenskaberne af deres matchende receptor.
De brugte en række avancerede teknikker til at kortlægge, hvad der skete med glukokortikoidreceptorer i muselever hver 4. time over en 24-timers cyklus. De brugte to grupper af mus: den ene gruppe havde en normal diæt, og den anden gruppe fik en fedtfattig diæt.
Holdet undersøgte også detaljeret, hvad der skete med musens 24-timers levermetabolisme som et resultat af daglige stigninger i glukokortikoid sekretion.
Metoderne, som de brugte, tillod dem at vise, at virkningerne af glukokortikoider var forskellige, når dyrene fastede under søvn, og mens de fodrede, når de var vågen og aktive.
Stresshormoner regulerer cirkadiske gener
Forskerne fandt ud af, at glucocorticoidreceptoren udøvede disse effekter gennem tidsfølsom binding til levercellernes genomer.
Derudover ser det ud til, at receptoren, og derfor de tilknyttede stresshormoner, hjælper med at regulere næsten alle døgnrydsgener.
"Fremhævelse af den dominerende rolle [glucocorticoidreceptoren] spiller i synkronisering af cirkadiske amplituder," skriver forfatterne, "finder vi, at størstedelen af oscillerende gener er bundet af og afhænger af [glucocorticoidreceptoren]."
Forskerne viste, at leverne hos mus, der manglede receptoren, ikke kontrollerede fedt- og sukkerniveauet i henhold til dag og nat.
Holdet antyder, at resultaterne afslører, hvordan leveren styrer niveauerne af sukker og fedt i blodet forskelligt i løbet af dagen sammenlignet med natten.
Et yderligere sæt eksperimenter afslørede også, at mus med normal vægt og overvægt reagerede forskelligt på et glukokortikoidlægemiddel.
Holdet mener, at undersøgelsen er den første, der viser, at diæt kan ændre effekten af hormoner og stoffer på stofskiftevæv.
Forskerne antyder, at deres fund vil hjælpe med at informere det nye felt af chronomedicine, som understreger det biologiske urs rolle i sundhed og sygdom.
"Vi kunne beskrive en ny sammenhæng mellem livsstil, hormoner og fysiologi på molekylært niveau, hvilket antyder, at overvægtige mennesker kan reagere forskelligt på daglig hormonsekretion eller på glukokortikoidlægemidler," siger seniorundersøgelsesforfatter Nina Henriette Uhlenhaut, professor ved Helmholtz Zentrum München. .
"At forstå, hvordan glukokortikoider styrer 24-timers cyklus af genaktivitet i leveren og dermed blodniveauer af sukker og fedt, giver ny indsigt i chronomedicin og udviklingen af metabolisk sygdom."
Prof. Nina Henriette Uhlenhaut