Waarom leidt stress tot gewichtstoename? Studie werpt licht
Nieuw onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Celstofwisseling, heeft misschien de reden gevonden waarom chronische blootstelling aan stress zo nauw verband houdt met obesitas. Het antwoord ligt in de relatie tussen vetcellen en de timing van stresshormonen.
Onderzoekers onder leiding van Mary Teruel, assistent-professor chemische en systeembiologie aan de Stanford University School of Medicine in Californië, waren verbaasd over een anders natuurlijk - en bekend - proces waardoor ons lichaam vetcellen aanmaakt.
In het menselijk lichaam veranderen zogenaamde precursor- of voorlopercellen - dat wil zeggen de tussenliggende toestand tussen een ongedifferentieerde stamcel en een volledig gedifferentieerde - in vetcellen, wat leidt tot gewichtstoename.
Een gezond persoon verandert niet meer dan 1 procent van zijn voorlopercellen in vetcellen, en doet dit wanneer het wordt geactiveerd door hormonen die glucocorticoïden worden genoemd.
Glucocorticoïden zijn natuurlijke steroïde hormonen die door het menselijk lichaam worden aangemaakt om ontstekingen te verlichten. Zoals Teruel en collega's in hun paper uitleggen, stijgen en dalen de glucocorticoïdeniveaus van een persoon gedurende de dag, een cyclus die wordt gereguleerd door onze circadiane ritmes.
Maar deze hormonen kunnen ook worden gestimuleerd door externe prikkels, zoals stress op korte of lange termijn. De senior onderzoeker van het nieuwe onderzoek vond deze dynamiek echter intrigerend.
"Waarom verdrinken we niet in vet elke keer dat de glucocorticoïdspiegels 's ochtends hoog worden als gevolg van normale circadiane ritmes of wanneer onze glucocorticoïdspiegels stijgen als we sporten of van een warm gebouw naar de kou gaan?" Vroeg Teruel zich af.
"En waarom is het verlies van het normale ritme van glucocorticoïdsecretie - zoals bij chronische stress, jetlag en slaapstoornissen bij ploegenarbeiders - zo verbonden met obesitas?"
Dergelijke vragen brachten Teruel en haar collega's ertoe om aan het nieuwe onderzoek te beginnen.
Hoe beïnvloeden glucocorticoïden vetcellen?
Om de antwoorden te achterhalen, hebben de wetenschappers verschillende experimenten uitgevoerd. In de eerste baadde het team de precursor-vetcellen gedurende 4 dagen in een cocktail van glucocorticoïden in "ritmische pulsen".
Ze telden hoeveel voorlopercellen in vetcellen veranderden en ontdekten dat een 48 uur durende puls van de hormonen ervoor zorgde dat de meeste cellen in vetcellen veranderden, terwijl kortere pulsen tot minimale celdifferentiatie leidden.
Teruel en collega's wilden dieper graven, dus zoomden ze in op de moleculaire mechanismen waarmee voorlopercellen kunnen 'vertellen' wanneer ze in vetcellen moeten veranderen. De wetenschappers waren geïntrigeerd over wat ervoor zorgt dat de voorlopercellen korte pulsen negeren, maar reageren op langere.
Om het mysterie op te lossen, gebruikten ze eencellige live-beeldvorming om de activiteit te volgen van een eiwit waarvan bekend is dat het correleert met de differentiatie en volwassenheid van een vetcel: PPAR-gamma (PPARG).
Het volgen van dit eiwit in duizenden cellen in de loop van enkele dagen en met behulp van computermodellering onthulde dat er twee soorten feedback zijn die de voorlopercellen helpen de normale circadiane cyclus van glucocorticoïden te negeren en alleen lange hormonale pulsen eruit te filteren.
In het bijzonder schrijven de auteurs: "deze circadiane filtering vereist snelle en langzame positieve feedback aan PPARG." Voortbouwend op hun eerdere onderzoek, vonden de wetenschappers ook andere eiwitten die zorgen voor een feedbacklus van 34 uur waardoor PPARG zich kan blijven ophopen, wat leidt tot meer vetcellen.
"Nu kennen we de circadiane code die de schakelaar bedient, en hebben we de belangrijkste moleculen geïdentificeerd die erbij betrokken zijn", zegt Teruel.
Ten slotte moesten de wetenschappers testen of deze nieuw geïdentificeerde circadiane code op dezelfde manier werkte bij zoogdieren. Dus verhoogden ze in de loop van 21 dagen de glucocorticoïdspiegels in een groep muizen en vergeleken ze hun gewicht met dat van een controlegroep knaagdieren.
Uit het experiment bleek dat de muizen met glucocorticoïden dubbel zo zwaar werden als de groep controlemuizen. Dit, zo ontdekten de wetenschappers, was niet alleen te wijten aan de productie van nieuwe vetcellen, maar ook aan de groei van reeds bestaande.
Aanhoudende stress kan leiden tot gewichtstoename
De bevindingen, zegt Teruel, “[verklaren] waarom behandelingen met glucocorticoïde geneesmiddelen, die vaak essentieel zijn voor mensen met reumatoïde artritis en astma om zelfs maar te kunnen functioneren, zo verband houden met obesitas, en [suggereren] manieren waarop dergelijke behandelingen veilig kunnen worden gegeven. zonder de vaak voorkomende bijwerkingen van gewichtstoename en botverlies. "
Bovendien merkt de senior onderzoeker op hoe het onderzoek het proces van door stress veroorzaakte gewichtstoename bij mensen belicht, en ook aanwijzingen geeft om het onder controle te houden.
"Ja, de timing van je stress doet er toe", zegt ze. "Aangezien [de] omzetting van voorlopercellen in vetcellen plaatsvindt via een bistabiele schakelaar, betekent dit dat je het proces kunt regelen door middel van pulsen."
"Onze resultaten suggereren dat zelfs als u aanzienlijk gestrest raakt of uw reumatoïde artritis behandelt met glucocorticoïden, u niet aankomt," vervolgt Teruel, "zolang de behandeling met stress of glucocorticoïden alleen overdag plaatsvindt.
"Maar als u chronische, aanhoudende stress ervaart of 's nachts glucocorticoïden gebruikt, zal het resulterende verlies van normale circadiane glucocorticoïde oscillaties resulteren in een aanzienlijke gewichtstoename."
Mary Teruel
