النظام الغذائي ، وساعة الجسم ، والهرمونات ، والتمثيل الغذائي: ما الرابط؟
باستخدام الفئران ، كشف العلماء لأول مرة عن كيفية تحكم هرمونات التوتر في مستويات الدهون والسكر على مدار دورة مدتها 24 ساعة. بالإضافة إلى ذلك ، فقد أظهروا أن اتباع نظام غذائي عالي السعرات الحرارية يمكن أن يغير حساسية الوقت لدورات التمثيل الغذائي.
تساعد الدراسة الجديدة ، التي قادها باحثون من هيلمهولتز زينتروم ميونيخ والمركز الألماني لأبحاث السكري (DZD) ، في ميونيخ بألمانيا أيضًا ، على تفسير الطبيعة الإيقاعية لهرمونات التوتر ، التي ترتفع مستوياتها قبل الاستيقاظ والتغذية وتنحسر أثناء النوم و صيام.
توضح النتائج أيضًا كيف ترتبط هذه الدورة الهرمونية بالروتين اليومي الذي يتبعه الكبد في تخزين وإفراز السكر والدهون.
حديثا الخلية الجزيئية يصف البحث كيف توصل الباحثون إلى هذه الاكتشافات من خلال التحقيق في نشاط الجلوكوكورتيكويد في كبد الفئران.
نظرًا لأن مستقبلات الجلوكوكورتيكويد هي أيضًا هدف المنشطات الاصطناعية المضادة للالتهابات ، فإن النتائج تشير إلى أن الأدوية القشرية السكرية يمكن أن يكون لها تأثيرات مختلفة على الأشخاص الذين يعانون من السمنة وبدونها.
هرمونات التوتر تصل إلى ذروتها وتضعف
تفرز الغدد الكظرية هرمونات القشرانيات السكرية في الصباح تحت سيطرة الإشارات المرتبطة بالساعة من الدماغ.
تساعد الساعة البيولوجية الموجودة في كل خلية من خلايا الجسم على تنظيم التوقيت اليومي لإطلاق الهرمون. تساعد عوامل ضوء الشمس ونمط الحياة في الحفاظ على تزامن الساعة البيولوجية.
تفرز الغدد أيضًا الهرمونات استجابةً للتوتر ، وهذا هو سبب تسميتها أيضًا بهرمونات التوتر.
تصل هرمونات التوتر إلى ذروتها قبل الاستيقاظ ، مما يساعد الجسم على الاستعداد لأنشطة اليوم من خلال الحصول على الطاقة من المستويات المرتفعة من الدهون والسكر.
ومع ذلك ، فإن تعطيل الساعات البيولوجية - مثل نوبات العمل أو من خلال اضطراب الرحلات الجوية الطويلة - يمكن أن يزعج بشكل كبير عملية التمثيل الغذائي ويساهم في الاضطرابات ذات الصلة ، مثل مرض السكري من النوع 2 والسمنة والكبد الدهني.
يمكن أن يكون لأدوية الجلوكوكورتيكويد وحالة تسمى متلازمة كوشينغ ، وكلاهما يرفع مستويات الجلوكوكورتيكويد ، نفس التأثير.
ركزت الدراسة على مستقبلات الجلوكوكورتيكويد
هدفت الدراسة الجديدة إلى فهم العلاقة بين الاندفاعات اليومية لهرمون التوتر والساعة البيولوجية والدورات الأيضية من خلال التركيز على مستقبلات الجلوكوكورتيكويد.
تنظم القشرانيات السكرية العديد من العمليات الجزيئية في وظائف تتراوح من التمثيل الغذائي والمناعة إلى نمو العظام والإدراك.
تحتوي كل خلية من خلايا الجسم تقريبًا على مستقبلات لهذه الهرمونات. بدون المستقبل المطابق ، لا يمكن للهرمون دخول الخلية والتأثير عليها.
بالنسبة للدراسة الجديدة ، درس الفريق النشاط الأيضي للقشرانيات السكرية في كبد الفئران من خلال تقييم خصائص المستقبلات المطابقة لها.
استخدموا مجموعة من التقنيات المتقدمة لرسم خريطة لما حدث لمستقبلات الجلوكوكورتيكويد في كبد الفئران كل 4 ساعات على مدار 24 ساعة.استخدموا مجموعتين من الفئران: كانت المجموعة الأولى تتبع نظامًا غذائيًا طبيعيًا ، والمجموعة الأخرى تناولت نظامًا غذائيًا عالي الدهون.
كما فحص الفريق بالتفصيل ما حدث لعملية التمثيل الغذائي للكبد على مدار 24 ساعة نتيجة الزيادات اليومية في إفراز الجلوكوكورتيكويد.
سمحت لهم الأساليب التي استخدموها بإظهار أن تأثيرات القشرانيات السكرية كانت مختلفة عندما صامت الحيوانات أثناء النوم ، وأثناء إطعامها عندما تكون مستيقظة ونشيطة.
تنظم هرمونات الإجهاد الجينات اليومية
وجد الباحثون أن مستقبلات الجلوكوكورتيكويد قد أحدثت هذه التأثيرات من خلال الارتباط الحساس للوقت مع جينومات خلايا الكبد.
بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن المستقبل ، وبالتالي هرمونات التوتر المرتبطة به ، تساعد في تنظيم جميع الجينات اليومية تقريبًا.
كتب المؤلفون: "تسليط الضوء على الدور المهيمن الذي يلعبه [مستقبلات الجلوكوكورتيكويد] في مزامنة السعات اليومية ، نجد أن غالبية الجينات المتذبذبة مرتبطة بـ [مستقبل الجلوكوكورتيكويد] وتعتمد عليه".
أظهر الباحثون أن كبد الفئران التي تفتقر إلى المستقبلات لم تتحكم في مستويات الدهون والسكر حسب النهار والليل.
يقترح الفريق أن النتائج تكشف كيف يتحكم الكبد في مستويات السكر والدهون في الدم بشكل مختلف خلال النهار مقارنة بالليل.
كشفت مجموعة أخرى من التجارب أيضًا أن الفئران ذات الوزن الطبيعي والسمنة استجابت بشكل مختلف لعقار الجلوكوكورتيكويد.
يعتقد الفريق أن الدراسة هي الأولى التي تظهر أن النظام الغذائي يمكن أن يغير تأثير الهرمونات والأدوية على أنسجة التمثيل الغذائي.
يقترح الباحثون أن النتائج التي توصلوا إليها ستساعد في إعلام المجال الناشئ لطب الكرونومتر ، والذي يؤكد على دور الساعة البيولوجية في الصحة والمرض.
"يمكننا وصف رابط جديد بين نمط الحياة ، والهرمونات ، وعلم وظائف الأعضاء على المستوى الجزيئي ، مما يشير إلى أن الأشخاص الذين يعانون من السمنة قد يستجيبون بشكل مختلف لإفراز الهرمونات اليومية أو لعقاقير القشرانيات السكرية" ، كما تقول كبيرة مؤلفي الدراسة ، نينا هنرييت أولينهاوت ، الأستاذة في هيلمهولتز زينتروم ميونيخ .
"إن فهم كيفية تحكم الجلوكوكورتيكويدات في دورات النشاط الجيني على مدار 24 ساعة في الكبد ، وبالتالي مستويات السكر والدهون في الدم ، يوفر رؤى جديدة في الطب الزمني وتطور أمراض التمثيل الغذائي."
البروفيسور نينا هنرييت أولينهاوت
