Может ли сброс наших внутренних часов помочь контролировать диабет?

Система циркадных часов (от латинского «около дня», около суток) позволяет организмам предвидеть периодические изменения геофизического времени и приспосабливаться к этим изменениям. Почти все клетки нашего тела содержат молекулярные часы, которые регулируют и синхронизируют метаболические функции с 24-часовым циклом смены дня и ночи.

Сегодня появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что нарушения в наших внутренних часах, вызванные частой сменой часовых поясов, нерегулярным графиком работы или старением, оказывают значительное влияние на развитие метаболических заболеваний у людей, включая диабет 2 типа. Такие нарушения, по-видимому, препятствуют правильному функционированию клеток островка поджелудочной железы, которые секретируют инсулин и глюкагон, гормоны, регулирующие уровень сахара в крови. Сравнивая клетки поджелудочной железы человека-донора с диабетом 2 типа с клетками здоровых людей, исследователи из Женевского университета (UNIGE) и университетских больниц Женевы (HUG), Швейцария, впервые смогли продемонстрировать, что клетки островков поджелудочной железы, полученные от людей-доноров с диабетом 2 типа, несут скомпрометированные циркадные осцилляторы.

Нарушение циркадных часов сопровождалось нарушением секреции гормонов. Более того, используя молекулу модулятора часов, получившую название нобилетин, извлеченную из кожуры лимона, исследователям удалось «восстановить» нарушенные клеточные часы и частично восстановить функцию островковых клеток.

Эти результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States, дают первое представление об инновационном подходе к лечению диабета.
Два года назад команда под руководством Чарны Дибнер, главного исследователя отделений медицины и клеточной физиологии и метаболизма, а также Диабетического центра медицинского факультета UNIGE и HUG, уже показала, что у грызунов нарушается работа часов поджелудочной железы. привело к нарушению секреции инсулина и глюкагона, что способствовало возникновению диабета.

Но какова ситуация с людьми? «Мы также ранее наблюдали, что если часы человеческих клеток поджелудочной железы были искусственно нарушены в клеточной культуре in vitro, секреция ключевых островковых гормонов – инсулина и глюкагона – была нарушена», – говорит Владимир Петренко, научный сотрудник Dr. Лаборатория Дибнера и первый автор этих публикаций. Следовательно, нашим следующим шагом, о котором мы сообщаем здесь, было выяснить, были ли нарушены циркадные ритмы островков поджелудочной железы человека при диабете 2 типа, и если да, то как это нарушение повлияет на функцию островков."

Используя комбинированную биолюминесцентно-флуоресцентную покадровую микроскопию, технологию, которая позволяет очень точно отслеживать активность молекулярных часов в живых клетках во времени, ученые сравнили поведение клеток поджелудочной железы у доноров с диабетом 2 типа и здоровых людей в течение дня. «Вердикт неоспорим, – говорит Чарна Дибнер. Биологические ритмы островковых клеток при диабете 2 типа демонстрируют как уменьшенные амплитуды циркадных колебаний, так и плохую способность к синхронизации. "В результате секреция гормонов больше не координируется. Более того, дефекты временной координации секреции инсулина и глюкагона, наблюдаемые у пациентов с диабетом 2 типа, были сопоставимы с таковыми, измеренными в здоровых островковых клетках с искусственно нарушенными циркадными часами."
Все дело в сроках!

Циркадные часы представляют собой суточные циклы, регулирующие различные клеточные функции. Есть несколько взаимосвязанных уровней синхронизации этих часов, главным из которых является свет, который, в частности, регулирует центральные часы, расположенные в церебральном гипоталамусе. Как дирижер в оркестре, он регулирует периферические часы в органах и клетках.

Таким образом, последние частично регулируются централизованно, но функционируют по-разному в каждом органе и даже в каждой клетке, в зависимости от их функций. «Клетки поджелудочной железы также подчиняются ритму голодания и приема пищи, а также жесткому гормональному регулированию», – говорит Чарна Дибнер. «Таким образом, координация всех уровней регулирования позволяет оптимизировать метаболические функции. Дерегуляция часов в островке поджелудочной железы приводит к нарушению функции: они больше не ожидают сигналов пищевого происхождения.

Действительно, если вы едите одну и ту же пищу, но ночью, а не днем, вы можете набрать вес намного быстрее из-за неоптимальной реакции вашего метаболизма."
Снова устанавливаем правильное время
Второй этап своего исследования: женевские ученые использовали нобилетин, небольшую молекулу-модулятор часов – натуральный ингредиент лимонной цедры, влияние которой на циркадные часы было недавно обнаружено – для повторной синхронизации часов. «Действуя на один из компонентов тактовой частоты ядра, он эффективно сбрасывает амплитуду колебаний в островках человека», – говорит Владимир Петренко. "И как только мы вернули часы в синхронизацию, мы также заметили улучшение секреции инсулина."
«Это первое доказательство принципа того, что восстановление нарушенных циркадных часов может помочь улучшить функцию секреции гормона островков поджелудочной железы», – говорит Чарна Дибнер. «Мы продолжим изучение этого механизма восстановления in vivo, сначала на животных моделях.

В нашем обществе наблюдается эпидемический рост метаболических заболеваний, сопровождающийся измененным графиком работы и питания, а также недостатком сна. Повторно синхронизируя нарушенные молекулярные часы, либо с помощью персонализированного расписания приема пищи и упражнений, либо с помощью молекул-модулятора часов, мы надеемся, что в конечном итоге сможем предоставить новаторское решение эпидемической метаболической проблемы, затрагивающей постоянно увеличивающуюся долю населения в мире. численность населения. ."

Пластиковые машины