Dieet, lichaamsklok, hormonen en metabolisme: wat is de link?
Met behulp van muizen hebben wetenschappers voor het eerst onthuld hoe stresshormonen het vet- en suikerniveau in een cyclus van 24 uur regelen. Bovendien hebben ze aangetoond dat een calorierijk dieet de tijdsgevoeligheid van metabole cycli kan veranderen.
De nieuwe studie, geleid door onderzoekers van Helmholtz Zentrum München en het Duitse Centrum voor Diabetes Onderzoek (DZD), ook in München, Duitsland, helpt de ritmische aard van stresshormonen te verklaren, waarvan de niveaus stijgen voordat ze wakker worden en eten en ebben tijdens de slaap en vasten.
De bevindingen maken ook duidelijk hoe deze hormonale cyclus verband houdt met de dagelijkse routine die de lever volgt bij het opslaan en vrijgeven van suiker en vet.
Een recent Moleculaire cel artikel beschrijft hoe de onderzoekers deze ontdekkingen deden door glucocorticoïde activiteit in de levers van muizen te onderzoeken.
Omdat de glucocorticoïde receptor ook het doelwit is van ontstekingsremmende synthetische steroïden, suggereren de resultaten dat glucocorticoïde geneesmiddelen verschillende effecten kunnen hebben op mensen met en zonder obesitas.
Stresshormonen pieken en afnemen
De bijnieren geven 's ochtends glucocorticoïde hormonen af onder controle van klokgerelateerde signalen van de hersenen.
De biologische klok die in elke cel van het lichaam aanwezig is, helpt bij het reguleren van de dagelijkse timing van hormoonafgifte. Zonlicht en leefstijlfactoren helpen de biologische klok synchroon te houden.
De klieren geven ook de hormonen af als reactie op stress, daarom worden ze ook wel stresshormonen genoemd.
De stresshormonen bereiken hun hoogtepunt voordat ze wakker worden en helpen het lichaam zich voor te bereiden op de dagelijkse activiteiten door energie te halen uit verhoogde niveaus van vetten en suiker.
Verstoring van biologische klokken - zoals door ploegendiensten of door jetlag - kan het metabolisme echter sterk verstoren en bijdragen aan gerelateerde aandoeningen, zoals diabetes type 2, obesitas en leververvetting.
Glucocorticoïde geneesmiddelen en een aandoening die het Cushing-syndroom wordt genoemd, die beide de glucocorticoïdspiegels verhogen, kunnen hetzelfde effect hebben.
Studie gericht op glucocorticoïde receptoren
De nieuwe studie had tot doel het verband tussen de dagelijkse stresshormoonstoten, de biologische klok en metabole cycli te begrijpen door zich te concentreren op glucocorticoïde receptoren.
Glucocorticoïden reguleren talrijke moleculaire processen in functies variërend van metabolisme en immuniteit tot botgroei en cognitie.
Bijna elke cel van het lichaam heeft receptoren voor deze hormonen. Zonder de bijpassende receptor kan het hormoon de cel niet binnendringen en beïnvloeden.
Voor de nieuwe studie onderzocht het team de metabolische activiteit van glucocorticoïden in de levers van muizen door de eigenschappen van hun bijpassende receptor te beoordelen.
Ze gebruikten een reeks geavanceerde technieken om in kaart te brengen wat er om de 4 uur gebeurde met glucocorticoïde receptoren in muizenlevers gedurende een cyclus van 24 uur. Ze gebruikten twee groepen muizen: de ene groep kreeg een normaal dieet en de andere groep kreeg een vetrijk dieet.
Het team onderzocht ook in detail wat er gebeurde met het 24-uurs levermetabolisme van de muizen als gevolg van dagelijkse stijgingen in de glucocorticoïde secretie.
Door de methoden die ze gebruikten, konden ze aantonen dat de effecten van glucocorticoïden anders waren wanneer de dieren vastten tijdens de slaap, en terwijl ze voerden als ze wakker en actief waren.
Stresshormonen reguleren circadiane genen
De onderzoekers ontdekten dat de glucocorticoïdereceptor deze effecten uitoefende door tijdgevoelige binding met de genomen van de levercellen.
Bovendien blijkt dat de receptor, en dus de bijbehorende stresshormonen, helpen bij het reguleren van bijna alle circadiane genen.
"Als we de dominante rol benadrukken die [de glucocorticoïdreceptor] speelt bij het synchroniseren van circadiane amplitudes", schrijven de auteurs, "vinden we dat de meeste oscillerende genen gebonden zijn aan en afhangen van [de glucocorticoïdreceptor]."
De onderzoekers toonden aan dat de levers van muizen die de receptor misten, de vet- en suikerniveaus dag en nacht niet onder controle hielden.
Het team suggereert dat de bevindingen onthullen hoe de lever het suiker- en vetgehalte in het bloed overdag anders regelt dan 's nachts.
Een andere reeks experimenten onthulde ook dat muizen met een normaal gewicht en zwaarlijvige muizen verschillend reageerden op een glucocorticoïde medicijn.
Het team is van mening dat de studie de eerste is die aantoont dat voeding het effect van hormonen en medicijnen op metabolische weefsels kan veranderen.
De onderzoekers suggereren dat hun bevindingen zullen helpen bij het informeren van het opkomende gebied van chronomedicine, dat de rol van de biologische klok bij gezondheid en ziekte benadrukt.
"We zouden een nieuw verband tussen levensstijl, hormonen en fysiologie op moleculair niveau kunnen beschrijven, wat suggereert dat zwaarlijvige mensen anders kunnen reageren op dagelijkse hormoonsecretie of op glucocorticoïde medicijnen", zegt senior studie auteur Nina Henriette Uhlenhaut, een professor aan Helmholtz Zentrum München. .
"Begrijpen hoe glucocorticoïden 24-uurs cycli van genactiviteit in de lever en bijgevolg bloedspiegels van suiker en vet regelen, biedt nieuwe inzichten in chronomedicine en de ontwikkeling van stofwisselingsziekten."
Prof. Nina Henriette Uhlenhaut
