Нарушение суточных ритмов может спровоцировать сахарный диабет

Организм человека, как и большинства живых организмов, работает буквально «как часы»: интенсивность и характер многих процессов в наших тканях и органах периодически меняются в соответствии с суточным циклом. Не является исключением и обмен веществ: его патологические изменения, связанные с ожирением и развитием сахарного диабета, могут быть спровоцированы нарушением биологических ритмов

Биологические, или циркадные часы организма представляют собой систему регуляторных белков, которые управляют работой всех его систем в соответствии с суточным световым циклом. В современном обществе сбои циркадных ритмов широко распространены – этому способствует работа по сменам, частые перелеты со сменой часовых поясов и даже обычное регулярное недосыпание. Специалисты связывают подобные нарушения с развитием болезней обмена веществ, включая метаболический синдром, однако биологические механизмы, лежащие в основе этой связи, изучены недостаточно.

Метаболический синдром – это комплекс нарушений обмена веществ, включающий в себя сахарный диабет 2-го типа, ожирение, гипертонию, проблемы с почками… Развитие метаболического синдрома зависит от многих факторов, и чтобы разработать адекватные методы борьбы с этой патологией, важно понимать, как связаны генетические особенности человека и факторы среды

Ученые из Медицинской школы Фейнберга Северо-Западного университета в Чикаго и Медицинского колледжа Университета Цинциннати (США) исследовали влияние циркадных ритмов на обмен веществ в скелетных мышцах с использованием генно-инженерных мышей. Но делали они это не напрямую, а путем «выключения» в мышечных клетках гена BMAL1, участвующего в циркадной регуляции.

Экспериментальные мыши, как и обычные контрольные, питались кормом с повышенным содержанием жиров и углеводов, провоцирующим ожирение. Обе группы мышей набирали вес примерно одинаково, но только у мышей с неработающим BMAL1 появились «преддиабетические» симптомы в виде снижения толерантности к глюкозе. Уровень «сахара» у них уже был выше нормы, хотя и ниже, чем при диабете.

Чтобы понять механизм, лежащий в основе этих изменений, исследователи оценили в мышцах экспериментальных животных уровни молекул РНК, отражающие работу определенных генов, а также ряда более простых соединений-метаболитов. Оказалось, во-первых, что признаки нарушения утилизации глюкозы проявлялись у них на ранних стадиях гликолиза (процесса окисления), сопровождаемого запасанием энергии в виде молекул АТФ, основного энергетического субстрата клеток. Во-вторых, у этих животных изменилась экспрессия (активность) более 700 генов. В том числе снизилась экспрессия регуляторного гена HIF (фактор, индуцируемый гипоксией), который, помимо прочего, связан с усвоением питательных веществ.

После того, как ученые искусственно восстановили в мышечных клетках мышей работу гена HIF, толерантность к глюкозе у них нормализовалась, как и уровень экспрессии более двухсот других генов.

Вероятно, в норме ген BMAL1 контролирует работу гена HIF, а тот, в свою очередь, регулирует работу других генов, «перестраивая» циркадные часы, чтобы адаптироваться к изменению поступления питательных веществ. И если последний не выполняет должным образом свою работу, это приводит к нарушению обмена глюкозы.

В дальнейшем ученые планируют изучить возможное нарушение циркадных ритмов у обычных животных с ожирением, вызванным высококалорийной диетой, чтобы понять, как оно влияет на развитие диабета.

Фото: https://ru.freepik.com

Публикации по теме:
Открытие молекулярных механизмов работы циркадного ритма
Камертон старения
Мелатонин – при диабете и ожирении показан
Cахарный диабет – эволюционная ловушка?
Тяжелая ноша. Ожирение как медицинская проблема
Красноречивые метаболиты

: 30.04.2025