Как выяснили исследователи из Института биологических исследований Солка, время, которое вы едите, может быть столь же важным для вашего здоровья, как и то, что вы едите. Их эксперименты на мышах показали, что ежедневное увеличение и уменьшение тысяч генов в печени – центре обмена веществ в организме – в основном контролируется приемом пищи, а не циркадными часами организма, как принято считать.
"Если время кормления определяет активность большого количества генов, совершенно не зависящих от циркадных часов, ежедневное голодание и прием пищи окажут огромное влияние на ваш метаболизм," говорит руководитель исследования Сатчидананда (Сатчин) Панда, доктор философии.D., доцент лаборатории регуляторной биологии.
Выводы исследователей Солка, которые будут опубликованы в следующем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences, могут объяснить, почему посменные рабочие необычно предрасположены к метаболическому синдрому, диабету, высокому уровню холестерина и ожирению.
"Мы считаем, что не посменная работа сама по себе наносит ущерб метаболизму организма, а смена смены и выходных, когда рабочие возвращаются к обычному циклу день-ночь," говорит панда.
У млекопитающих система циркадного времени состоит из центральных циркадных часов в головном мозге и дополнительных осцилляторов в большинстве периферических тканей. Основные часы в мозгу устанавливаются с помощью света и определяют общие дневные или ночные предпочтения животного, включая циклы сна-бодрствования и пищевое поведение. Часы периферических органов в значительной степени нечувствительны к изменениям светового режима. Вместо этого на их фазу и амплитуду влияют многие факторы, включая время кормления.
Сами часы отслеживают время падения и повышения активности генов по примерно 24-часовому графику, который предвидит изменения окружающей среды и адаптирует многие физиологические функции организма к соответствующему времени суток.
"Осциллятор печени, в частности, помогает организму адаптироваться к ежедневному режиму доступности пищи путем временной настройки активности тысяч генов, регулирующих метаболизм и физиологию," говорит панда. "Это регулирование очень важно, поскольку отсутствие надежных циркадных часов предрасполагает организм к различным метаболическим дисфункциям и заболеваниям."
Несмотря на его важность, было неясно, контролируются ли циркадные ритмы печеночной транскрипции исключительно часами печени в ожидании еды или реагируют на фактическое потребление пищи.
Чтобы исследовать, насколько влияет ритмический прием пищи на циркадный осциллятор печени, аспирант и первый автор Кристофер Фоллмерс поместил нормальных мышей и мышей с дефицитом часов в строго контролируемые режимы кормления и голодания, одновременно отслеживая экспрессию генов по всему геному.
Он обнаружил, что введение мышей строгого 8-часового режима кормления / 16-часового голодания восстановило циркадный паттерн транскрипции большинства метаболических генов в печени мышей без циркадных часов. И наоборот, во время длительного голодания только небольшая часть генов продолжала транскрибироваться по циркадному паттерну даже при наличии функциональных циркадных часов.
"Транскрипция, индуцированная пищей, функционирует как таймер метаболического песка, который работает в течение 24 часов и постоянно сбрасывается графиком кормления, в то время как центральные циркадные часы управляются самоподдерживающимися ритмами, которые помогают нам предугадывать еду на основе нашего обычного графика приема пищи," говорит Фоллмерс. "Но в реальном мире мы не едим каждый день в одно и то же время, и имеет смысл увеличивать активность метаболических генов, когда они вам больше всего нужны."
Например, гены, кодирующие ферменты, необходимые для расщепления сахара, повышаются сразу после еды, в то время как активность генов, кодирующих ферменты, необходимые для расщепления жира, наиболее высока, когда мы голодаем. Следовательно, четко определенный ежедневный график кормления переключает ферменты метаболизма на посменную работу и оптимизирует сжигание сахара и жира.
"Наше исследование представляет собой фундаментальный сдвиг в том, как мы думаем о циркадных циклах," говорит панда. "Циркадные часы больше не являются единственной движущей силой ритмов в функции генов, вместо этого фаза и амплитуда ритмической функции генов в печени определяется периодами кормления и голодания – чем более они определены, тем более устойчивыми становятся колебания."
Хотя важность устойчивых метаболических ритмов для нашего здоровья была продемонстрирована повышенным риском развития метаболического синдрома у сменных рабочих, основные молекулярные причины все еще неясны. Панда предполагает, что колебания служат одной большой цели: разделить несовместимые процессы, такие как образование активных форм кислорода, повреждающих ДНК, и репликация ДНК.
Панда, например, перестал есть с 20:00 до 8:00 и говорит, что чувствует себя прекрасно. "Я даже похудела, хотя в течение дня ем все, что хочу," он говорит.
Источник: Salk Institute (новости: в сети)