Ученые из Университета Вирджинии и Медицинского колледжа Висконсина обнаружили, что ген, участвующий в регуляции биологических ритмов организма, также может быть основным регулятором в регуляции метаболизма. Их открытие показывает, что мыши, лишенные гена ноктурнина, который регулируется циркадными часами в органах и тканях млекопитающих, устойчивы к увеличению веса, если их придерживаются диеты с высоким содержанием жиров, а также устойчивы к накоплению жира в печени. Это новое понимание увеличения веса потенциально может привести к разработке методов лечения ожирения и лечения его воздействия на здоровье.
Исследование опубликовано на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
"В течение некоторого времени было известно, что существует множество связей между циркадными часами и различными аспектами физиологии и метаболизма," сказала Карла Грин, ведущий автор исследования и доцент биологии Университета Вирджинии. "Это исследование предполагает, что ноктюрнин является частью сети, которую циркадные часы используют для управления важными аспектами метаболизма. Лучшее понимание функции Ноктюрнина может в конечном итоге привести к лечению, которое может противодействовать проблемам ожирения, которое стало серьезной проблемой в современном обществе."
Биологические часы – это внутренние хронометры организма, которые регулируют работу органов и циклы активности / отдыха, контролируя уровень энергии, бдительность, рост, настроение и эффекты старения. Исследования в этой области имеют большое значение для здоровья в борьбе со старением, сменой часовых поясов, нарушениями сна, сменной работой и диетами.
Грин и ее коллеги использовали обычных мышей и генетически измененных мышей, у которых ген ноктюрнина был нокаутирован. Мыши с дефицитом ноктюрнина были разделены на две группы; одна группа придерживалась нормальной диеты, другая – диеты с очень высоким содержанием жиров. Группа нормальных мышей также получала диету с высоким содержанием жиров. Исследователи обнаружили, что обе группы генетически измененных мышей поддерживали нормальный вес и уровень активности, и, что особенно интересно, те, кто получал диету с высоким содержанием жиров, набирали лишь небольшой вес даже в течение длительных периодов времени. Однако нормальные мыши на диете с высоким содержанием жиров, "надутый," набрать более чем в два раза вес мышей с дефицитом ноктюрнина. И когда мышей вскрыли, исследователи обнаружили, что нормальные мыши, как и ожидалось, имели большую концентрацию жира в печени, тогда как измененные мыши имели нормальный уровень жира в печени.
"Мы были очень удивлены тем, что нашли," Грин сказал. "Мы думали, что со временем, продолжая кормить мутантных мышей диетой с высоким содержанием жиров, они в конечном итоге наберут вес с некоторой ожидаемой скоростью, но этого так и не произошло. Эти мыши продолжали оставаться стройными, в то время как нормальные мыши почти удвоили вес и развили жирную печень."
Грин сказал, что возможно, "после обширных дальнейших исследований, возможно, можно будет разработать лекарство, которое подавляло бы ноктюрнин и уменьшало бы риск развития ожирения."
Гены часов в органах тела работают вместе с центральным хранителем времени в головном мозге, супрахиазматическим ядром гипоталамуса, но также работают в некоторой степени независимо, в результате чего возникает сложная система осцилляторов, регулирующих различные функции тела.
Ученые работают над тем, чтобы лучше понять, как гены и белки циркадных часов у млекопитающих влияют не только на циклы активности, но и на метаболизм, которые связаны с циклами кормления. Циркадные ритмы были запущены в начале истории жизни на планете и связаны в ходе эволюции с астрономическими циклами, которые влияют на окружающую среду Земли, восход и заход солнца и смену времен года.
Источник: Университет Вирджинии