Μελέτη συνδέει τη διαταραχή του κιρκάδιου ρυθμού με την παχυσαρκία και τον διαβήτη

Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Journal of Clinical Investigation εξέτασε στοιχεία για τη διαταραχή του κιρκαδικού ρυθμού, την μεταβολική υγεία και τα γονίδια του κιρκαδικού κύκλου κινητικής εξόδου (ρολόι).

Οι καθημερινές ρουτίνες της ζωής συνδέονται με το περιβάλλον, οδηγώντας στην εξέλιξη των κιρκαδικών ρυθμών. Δείκτες όπως η θερμοκρασία, το ηλιακό φως, το φαγητό και ο ήχος, που ονομάζονται "zeitgebers", προσαρμόζουν τους κιρκαδικούς ρυθμούς στις εξωτερικές συνθήκες. Όλο και περισσότερα στοιχεία συνδέουν τις κιρκαδικές διαταραχές ή zeitgebers με δυσμενείς ανθρώπινες επιπτώσεις. Δεν υπάρχει μια ολοκληρωμένη ανασκόπηση της σχέσης μεταξύ της μεταβολικής υγείας και της κιρκαδικής γονιδιακής έκφρασης. Αυτή η μελέτη συνόψισε και συνέκρινε στοιχεία από ζωικά μοντέλα με επιδημιολογικά δεδομένα για να βελτιώσει την κατανόηση της συμβολής των κιρκαδικών διαταραχών και της γονιδιακής έκφρασης του ρολογιού στις παθολογίες που σχετίζονται με την μεταβολική υγεία.

Κιρκαδικοί ρυθμοί σε ζωικά μοντέλα

Οι γενετικοί παράγοντες που επηρεάζουν τους κιρκαδικούς ρυθμούς στα ζώα ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά στη μύγα των φρούτων Drosophila melanogaster, γεγονός που έδειξε ότι το γονίδιο περιόδου (per) και η πρωτεΐνη (PER) ήταν σημαντικά για τον κιρκάδιο ρυθμό. Περαιτέρω μελέτες επιβεβαίωσαν αυτά τα αποτελέσματα και εντόπισαν επιπλέον βασικά γονίδια ρολογιού, όπως το γονίδιο ARNT-like 1 του εγκεφάλου και των μυών (BMAL1), το κρυπτόχρωμα (CRY) και τα ορθόλογα PER (PER1–PER3).

Τα ποντίκια με μεταλλαγμένα γονίδια ρολογιού εμφάνισαν αλλοιωμένες ώρες γευμάτων και κατανάλωναν περισσότερες θερμίδες, οδηγώντας σε μεταβολικό σύνδρομο και παχυσαρκία, καθώς και σε μειωμένο ρυθμό δραστηριότητας. Παρόμοιες μεταβολικές αλλαγές έχουν παρατηρηθεί και σε άλλα μοντέλα ποντικών με μεταλλάξεις στα συστατικά του μοριακού ρολογιού.

Ομοιόσταση γλυκόζης και γονιδιακή έκφραση

Η ομοιόσταση της γλυκόζης ρυθμίζεται από συγκεκριμένους μηχανισμούς σηματοδότησης γονιδίων που ελέγχονται από ορισμένα CCG. Η μελέτη έδειξε ότι σε ποντίκια με φυσιολογική έκφραση BMAL1 σε β-κύτταρα του παγκρέατος, τα διμερή BMAL1/CLOCK συνδέθηκαν με ρυθμιστικές θέσεις, οδηγώντας σε μεταγραφή στόχων εκτός των ηπατικών κυττάρων. Τα ποντίκια με μειωμένη έκφραση BMAL1 ανέπτυξαν δυσανεξία στη γλυκόζη.

Επιδημιολογικές και πληθυσμιακές μελέτες

Προκαταρκτικά στοιχεία από επιδημιολογικές αναλύσεις εργαζομένων σε νυχτερινές βάρδιες υποδηλώνουν ότι η μεταβολική υγεία μεταβάλλεται από την κιρκαδική διαταραχή. Η μελέτη Nurses' Health σημείωσε ότι οι συμμετέχοντες που εργάζονταν νυχτερινές βάρδιες είχαν αυξημένη θερμιδική πρόσληψη, μειωμένη διάρκεια ύπνου και ήταν πιο πιθανό να είναι παχύσαρκοι.

Έκφραση γονιδίου CCG και κιρκαδική διαταραχή

Μια μελέτη σε 18 νοσηλευτές διαπίστωσε ότι οι εργαζόμενοι σε βάρδιες είχαν λιγότερα ρυθμικά γονίδια στα μονοπύρηνα κύτταρα του περιφερικού αίματος σε σχέση με τους εργαζόμενους σε ημερήσια βάρδια. Μια άλλη μελέτη σε 60 νοσηλευτές διαπίστωσε διαφορική έκφραση σχεδόν όλων των CCG. Σε μια ξεχωριστή μελέτη, 22 συμμετέχοντες υποβλήθηκαν σε αναγκαστικό αποσυγχρονισμό 28 ωρών την ημέρα, με την έναρξη του ύπνου να μετατοπίζεται κατά τέσσερις ώρες κάθε βράδυ.

Μεταβολική παθολογία και γονίδια CCG

Μπορεί να υπάρχει αμφίδρομη σχέση μεταξύ της έκφρασης CCG και της μεταβολικής υγείας, καθώς η επιδείνωση της μεταβολικής υγείας μπορεί να μεταβάλει την έκφραση CCG με τρόπο ειδικό για τον ιστό. Μία μελέτη σε 28 παχύσαρκες και 21 λεπτές γυναίκες χωρίς διαβήτη έδειξε αλλοιωμένη έκφραση διαφόρων CCG σε παχύσαρκα άτομα.

Σύναψη

Ένα αυξανόμενο σύνολο στοιχείων συνδέει τη δραστηριότητα των γονιδίων του ρολογιού με παθολογικά μεταβολικά αποτελέσματα. Η επίδραση των κιρκαδικών διαταραχών εξαρτάται από τη διάρκεια και την ποιότητα της έκθεσης. Οι μεγάλες περίοδοι εργασίας σε βάρδιες μπορεί να εμποδίσουν τα εσωτερικά όργανα να αποκαταστήσουν τους φυσιολογικούς ρυθμούς. Απαιτείται περαιτέρω έρευνα για την εμβάθυνση της βάσης στοιχείων και τη βελτίωση της κατανόησης αυτών των σχέσεων.