Naukowcy z Northwestern Medicine odkryli mechanizm stojący za tym, dlaczego jedzenie późno w nocy jest związane z przyrostem wagi i cukrzycą.
Związek między czasem jedzenia, snem i otyłością jest dobrze znany, ale słabo rozumiany, przy czym badania wykazały, że nadmierne odżywianie może zaburzać rytmy okołodobowe i zmieniać tkankę tłuszczową.
Nowe badania Northwestern po raz pierwszy wykazały, że uwalnianie energii może być mechanizmem molekularnym, dzięki któremu nasze wewnętrzne zegary kontrolują równowagę energetyczną. Z tego zrozumienia naukowcy stwierdzili również, że dzień jest idealnym czasem w środowisku świetlnym obrotu Ziemi, kiedy najbardziej optymalne jest rozpraszanie energii jako ciepła. Odkrycia te mają szerokie implikacje od diety do utraty snu i sposobu, w jaki karmimy pacjentów, którzy wymagają długoterminowej pomocy żywieniowej.
Praca, „Time-restricted feeding mitigates obesity through adipocyte thermogenesis,” zostanie opublikowana online dzisiaj, a w druku jutro (Oct. 21) w czasopiśmie Science.
„To jest dobrze znane, choć słabo rozumiane, że insulty do zegara ciała będą insulty do metabolizmu”, powiedział autor badania dr Joseph T. Bass, Charles F. Kettering profesor medycyny w Northwestern University Feinberg School of Medicine. Jest on również endokrynologiem z Northwestern Medicine.
„Kiedy zwierzęta spożywają diety kawiarniane w stylu zachodnim — wysoki tłuszcz, wysoki carb — zegar zostaje zakodowany” – powiedział Bass. „Zegar jest wrażliwy na czas, w którym ludzie jedzą, szczególnie w tkance tłuszczowej, a ta wrażliwość jest wyrzucana przez diety wysokotłuszczowe. Nadal nie rozumiemy dlaczego tak jest, ale wiemy, że gdy zwierzęta stają się otyłe, zaczynają jeść więcej, gdy powinny spać. Te badania pokazują, dlaczego to ma znaczenie”.
Bass jest również dyrektorem Centrum Cukrzycy i Metabolizmu oraz szefem endokrynologii na wydziale medycyny w Feinberg. Chelsea Hepler, pracownik podoktorski w laboratorium Bassa, była pierwszym autorem i wykonała wiele eksperymentów z zakresu biochemii i genetyki, które stanowiły podstawę hipotezy zespołu. Rana Gupta, obecnie na Uniwersytecie Duke’a, również była kluczowym współpracownikiem.
Uszkodzenie wewnętrznego zegara
W badaniu myszy, które są nocne, były karmione dietą wysokotłuszczową albo wyłącznie podczas ich nieaktywnego (światło) okresu lub podczas ich aktywnego (ciemnego) okresu. W ciągu tygodnia, myszy karmione podczas godzin świetlnych przybrały na wadze więcej niż te karmione w ciemności. Zespół ustawił również temperaturę na 30 stopni, gdzie myszy wydają najmniej energii, aby złagodzić wpływ temperatury na ich wyniki.
„Pomyśleliśmy, że może istnieje składnik równowagi energetycznej, w którym myszy wydatkują więcej energii jedząc w określonych godzinach” – powiedział Hepler. „To dlatego mogą jeść tę samą ilość jedzenia w różnych porach dnia i być zdrowsze, gdy jedzą podczas aktywnych okresów versus kiedy powinny spać”.
Wzrost wydatków energetycznych skłonił zespół do przyjrzenia się metabolizmowi tkanki tłuszczowej, aby sprawdzić, czy ten sam efekt wystąpił w obrębie narządu dokrewnego. Odkryli, że tak, a myszy z genetycznie zwiększoną termogenezą — czyli uwalnianiem ciepła przez komórki tłuszczowe — zapobiegły przybieraniu na wadze i poprawiły stan zdrowia.
Hepler zidentyfikował również daremny cykl kreatynowy, w którym kreatyna (cząsteczka pomagająca utrzymać energię) ulega magazynowaniu i uwalnianiu energii chemicznej w tkankach tłuszczowych, co sugeruje, że kreatyna może być mechanizmem leżącym u podstaw uwalniania ciepła.
Przerywany post i rurki do karmienia żołądka
Nauka opiera się na badaniach przeprowadzonych przez Bassa i kolegów z Northwestern ponad 20 lat temu, które wykazały związek między wewnętrznym zegarem molekularnym a wagą ciała, otyłością i metabolizmem u zwierząt.
Wyzwaniem dla laboratorium Bassa, które koncentruje się na wykorzystaniu podejścia genetycznego do badania fizjologii, było ustalenie, co to wszystko oznacza i znalezienie mechanizmów kontrolnych, które wytwarzają ten związek. To badanie przybliża ich o krok.
Ustalenia mogą informować o przewlekłej opiece, powiedział Bass, zwłaszcza w przypadkach, gdy pacjenci mają rury żywienia żołądkowego. Pacjenci są powszechnie karmione w nocy podczas snu, kiedy są one uwalnianie najmniej energii. Częstotliwość występowania cukrzycy i otyłości u tych pacjentów jest wysoka, a Bass uważa, że to może tłumaczyć dlaczego. Zastanawia się również, jak badania te mogą wpłynąć na leczenie cukrzycy typu II. Czy na przykład przy podawaniu insuliny należy brać pod uwagę pory posiłków?
Hepler będzie kontynuował badania nad metabolizmem kreatyny. „Musimy dowiedzieć się, jak, mechanistycznie, zegar okołodobowy kontroluje metabolizm kreatyny, abyśmy mogli dowiedzieć się, jak go zwiększyć” – powiedziała. „Zegary robią wiele dla zdrowia metabolicznego na poziomie tkanki tłuszczowej, a my jeszcze nie wiemy jak wiele”.
Wsparcie dla badań zostało zapewnione przez National Institutes of Health National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (granty R01DK127800, R01DK113011, R01DK090625, F32DK122675, F30DK116481, F31DK130589, K99DK124682, R01DK104789 i R01DK119163), National Institute on Aging (granty R01AG065988 i P01AG011412) oraz American Heart Association Career Development Award (19CDA34670007).
Źródło: Northwestern University, Win Reynolds
