Ученые долго пытались понять биологические часы организма. Его тик-так будит нас, напоминает нам поесть и говорит нам, когда идти спать. Но что задает этот циркадный ритм?
Новое исследование теперь показывает, что ежедневные колебания мощных гормонов, называемых глюкокортикоидами, напрямую синхронизируют биологические часы как неотъемлемую часть нашего механизма регулирования уровня сахара в крови.
"Самая удивительная часть наших открытий заключается в том, что наши внутренние биологические ритмы встроены непосредственно в другой путь, необходимый для регулирования метаболизма," сказал старший автор исследования Брайан Фельдман, доктор медицинских наук, доцент кафедры детской эндокринологии Медицинской школы Стэнфордского университета. Фельдман также практикует в детской больнице Люсиль Паккард.
Новые результаты дают первые доказательства in vivo прямой связи между глюкокортикоидными гормонами и генами, регулирующими наши биологические часы. По словам Фельдмана, исследование может в конечном итоге помочь врачам уменьшить побочные эффекты глюкокортикоидных препаратов, таких как преднизон. Эта работа также может помочь диабетикам контролировать уровень сахара в крови и может пролить свет на то, почему работники ночной смены подвержены риску ожирения и диабета.
Исследование будет опубликовано в октябре. 5 в трудах Национальной академии наук. Фельдман ранее работал в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, где проводилась большая часть исследований.
Команда Фельдмана начала свои эксперименты с нанесения синтетического глюкокортикоида на чашки со стволовыми клетками мыши и человека, чтобы увидеть, какие гены ответили. К удивлению команды, три гена, которые, как известно, контролируют биологические часы, изменили свою активность в прямом ответе на гормон.
Затем исследователи проверили, как влияние гормона на биологические часы связано с другими его функциями. Ученые дали синтетический глюкокортикоид генно-инженерным мышам, у которых отсутствует конкретный ген, участвующий в регуляции биологических ритмов. Как и ожидалось, генетически нормальные контрольные мыши ответили на глюкокортикоид изменениями уровня глюкозы в крови, связанными с повышенным риском диабета. Напротив, мыши, полученные с помощью генной инженерии, были защищены от вредных побочных эффектов на уровень сахара в крови. Результат показывает, что регулирование уровня сахара в крови и биологические часы тесно взаимосвязаны.
По словам Фельдмана, тесная связь между суточными циклами глюкокортикоидов, суточными ритмами организма и колебаниями сахара в крови должна побудить врачей изучить, как они используют глюкокортикоидные препараты. Например, преднизон – это мощный иммуносупрессивный глюкокортикоид, используемый для лечения всего, от тяжелой астмы до рака. К сожалению, его побочные эффекты включают плохое регулирование уровня сахара в крови, увеличение веса и диабет.
"Некоторые очень простые изменения в том, как мы используем глюкокортикоиды, могут повлиять на то, вызывают ли эти препараты диабет," Фельдман сказал. По его словам, ежедневный прием преднизона в соответствии с естественным циклом глюкокортикоидов в организме – с дневным пиком в раннее утро. А поскольку преднизон уже одобрен для использования на людях, клинические испытания этой идеи будут быстрыми и простыми.
Выводы Фельдмана также могут быть применены для помощи людям, которые уже болеют диабетом, что, возможно, упростит им искусственный контроль уровня сахара в крови с помощью лекарств. И эта работа дает начало конкретному объяснению недостатков работы в ночную смену.
"Мы знаем, что нарушение сна предрасполагает людей к метаболическому синдрому," или сочетание ожирения и повышенного риска диабета, – сказал Фельдман. "Но наше молекулярное понимание было плохим. Теперь мы конкретизируем начало этих молекулярных деталей."
Источник: Медицинский центр Стэнфордского университета (новости: в сети)