Каждая клетка в человеческом теле управляется внутренними часами, которые следуют циркадному ритму 24 часов. Он синхронизирован с естественным циклом дня и ночи главным образом солнечным светом, но также и через социальные привычки.
В здоровой системе глюкокортикоидные гормоны стресса вырабатываются надпочечниками каждое утро. Секреция глюкокортикоидов происходит перед пробуждением, побуждая организм использовать жирные кислоты и сахар в качестве источников энергии и позволяя нам начать нашу повседневную деятельность.
При нарушении циркадного ритма, например, при сменной работе или при изменении уровня глюкокортикоидов, например, при синдроме Кушинга, может быть вызвана глубокая метаболическая дисрегуляция. Это может быть и ожирение, и диабет 2 типа, и жировая болезнь печени. Поэтому целью исследователя было понять актуальность этих суточных пиков секреции гормона стресса, влияние этих гормонов на «внутренние часы» и их роль в суточных циклах метаболизма.
Впервые исследование, проведенное учеными и врачами немецкого Центра исследований диабета, показывает, как глюкокортикоидные гормоны, такие как кортизол, по-разному контролируют уровень сахара и жира в течение дня и ночи, кормления и голодания, отдыха и активности.
Поскольку глюкокортикоиды широко используются для лечения воспалительных заболеваний, эти результаты предполагают, что худые и тучные пациенты могут по-разному реагировать на стероидную терапию. А также раскрывают биологическую функцию суточных ритмов секреции гормонов (высокий перед пробуждением и кормлением, низкий во время сна и голодания), а также суточных циклов хранения сахара и жира или высвобождения печенью.
Метаболическое действие глюкокортикоидов в печени
Чтобы изучить метаболические действия глюкокортикоидов в печени, исследователи охарактеризовали активность их рецептора, называемого глюкокортикоидным рецептором, используя новые методы высокой пропускной способности.
Исследователи проанализировали влияние ежедневных скачков выброса глюкокортикоидов на 24-часовой цикл метаболизма печени. Они могли бы проиллюстрировать, как глюкокортикоиды регулируют метаболизм по-разному во время голодания или сна и во время кормления или активности. Кроме того, они показали, как большая часть ритмической активности генов контролируется этими гормонами. Когда этот контроль теряется, то уровень сахара и жира в крови снижается. Это объясняет, как печень контролирует уровень сахара и жира в крови по-разному в течение дня и ночи.
На следующем этапе, поскольку глюкокортикоидный рецептор является широко используемой лекарственной мишенью в иммунотерапии, они исследовали его геномные эффекты после инъекции препарата дексаметазона, синтетического глюкокортикоида, который также активирует этот рецептор.
«С помощью этого эксперимента, — объясняют исследователи, — было обнаружено, что реакция на препарат различна у тучных мышей по сравнению с худыми мышами. Впервые показано, что диета может изменять гормональные и лекарственные реакции метаболических тканей».
Новые идеи для хрономедицины и терапии метаболических заболеваний
Глюкокортикоиды – это группа природных и синтетических стероидных гормонов, таких как кортизол. Они обладают мощными противовоспалительными и иммуносупрессивными свойствами, которые могут контролировать активность иммунной системы. Вот почему они широко используются в медицине.
Основным недостатком является то, что глюкокортикоиды также вызывают серьезные побочные эффекты в силу их способности модулировать сахар и жировой обмен: у пациентов может развиться ожирение, гипертриглицеридемия, жировая дистрофия печени, гипертония или сахарный диабет 2 типа.
Понимание того, как глюкокортикоиды контролируют 24-часовые циклы активности генов в печени и, следовательно, уровни сахара и жира в крови, дает новое понимание «хрономедицины» и развития метаболических заболеваний. Ученые смогли описать новую связь между образом жизни, гормонами и физиологией на молекулярном уровне, предполагая, что тучные люди могут по-разному реагировать на ежедневную секрецию гормонов или на глюкокортикоидные препараты. Эти механизмы являются основой для разработки различных терапевтических подходов.