Нарушение работы внутренних часов, по-видимому, играет важную роль во взрыве метаболических заболеваний, наблюдаемых в последние десятилетия, особенно диабета. Ученые лучше понимают важность чередования дня и ночи для воздействия инсулина и управления гликемией организма, но как насчет задействованных механизмов?? Как организм синхронизирует свои часы?
Понимая, как мозг связывает действие инсулина со светом, исследователи из Женевского университета (UNIGE) выясняют, как чувствительность к инсулину колеблется в зависимости от циркадных циклов, но также и в зависимости от задействованных органов. В основе их открытия лежат нейроны вентромедиального ядра гипоталамуса, части мозга, которая управляет этим хрупким балансом. Эти результаты, которые будут опубликованы в журнале Cell Reports, также должны побудить пациентов с диабетом и их врачей подумать о том, когда лучше всего принимать инсулин, чтобы должным образом контролировать его действие и ограничить риск гипогликемии.
Баланс между секрецией и действием гормонов необходим для правильного функционирования организма. Таким образом, секреция нескольких гормонов, включая инсулин, варьируется в течение 24 часов, и любое изменение этого ритма, по-видимому, предрасполагает к метаболическим заболеваниям. Чтобы синхронизировать себя, тело принимает во внимание два основных элемента: чередование света и тьмы, а также питание и пост. Действительно, свет, воспринимаемый нейронами сетчатки, передается в мозг, который, в свою очередь, регулирует периферические часы, расположенные по всему телу.
"Наша гипотеза заключалась в том, что чувствительность к инсулину варьируется в зависимости от суточного 24-часового цикла, но также и в зависимости от тканей. Поскольку мы уже знали, что некоторые нейроны в вентромедиальном ядре гипоталамуса (VMH) – области гипоталамуса – контролируют выход симпатической нервной системы в скелетные мышцы мышей, мы рассмотрели эти нейроны, называемые нейронами VMH SF1, в регулировании действия инсулина в организме. эта ткань," объясняет Роберто Коппари, профессор Диабетического центра медицинского факультета UNIGE, который руководил этой работой.
От мозга к органам: разные механизмы в зависимости от ткани
Во-первых, ученые провели полную оценку действия инсулина в различных тканях у мышей (икроножные и камбаловидные мышцы, расположенные в ноге, жировой ткани и печени) и наблюдали значительные различия во всех вовлеченных тканях. При содержании мышей в цикле из 12 часов света и 12 часов темноты чувствительность к инсулину была логически самой низкой в период покоя.
Они повторили те же измерения на животных, у которых ген SIRT1 (ген, связанный с регуляцией молекулярных компонентов основных часов) был удален только в нескольких тысячах нейронов VMH SF1. "Действительно, мы уже знали, что мыши с изменением этого гена в нейронах VMH SF1 имели склонность к инсулинорезистентности. Но каким механизмом?" говорит Джорджио Рамадори, исследователь Диабетического центра и первый автор этого исследования.
Модулируя время воздействия света, исследователи продемонстрировали, что ген SIRT1 нейронов VMH SF1 играет ключевую роль в действии инсулина в икроножной мышце, но не в других тканях, говорит Роберто Коппари. "Это учит нас двум вещам: с одной стороны, разные нейроны выполняют задачу передачи сигналов цикла свет / темнота в разные органы, но с другой стороны, нарушения только одного из этих регуляторных путей достаточно, чтобы увеличить риск индивидуума. развивающийся диабет."
Чтобы лучше оценить влияние света на чувствительность тканей к инсулину, исследователи измерили индуцированное инсулином всасывание глюкозы. Оказывается, небольшое нарушение световых входов (e.грамм. час воздействия света в середине цикла темноты или удаление света в течение двух дней) достаточно, чтобы вызвать негативный эффект. Действительно, повышенное или пониженное воздействие света может существенно повлиять на чувствительность тканей к инсулину, и изменение, хотя и минимальное, этого механизма достаточно для значительного нарушения метаболического гомеостаза. Это объясняет, почему люди, подвергшиеся воздействию света в неподходящее время – например, сменные рабочие, – с большей вероятностью заболеют метаболическими заболеваниями (например,.грамм. диабет).
С учетом времени суток
Сегодня более 450 миллионов человек во всем мире страдают диабетом, и многие из них нуждаются в ежедневных инъекциях инсулина. Когда эндогенный инсулин не вырабатывается в достаточных количествах, например, у людей с диабетом 1 типа, инсулин, терапия является единственным доступным лечением, но этот подход сопряжен с риском, включая потенциально тяжелую гипогликемию, которая может привести к коме и даже смерти.
"На практике количество вводимого пациентам инсулина рассчитывается на основе потребления углеводов," говорит Роберто Коппари. Если, как показывают наши результаты, чувствительность к инсулину меняется в зависимости от времени суток и циркадного ритма человека, этот параметр следует принимать во внимание, чтобы пациенты могли лучше управлять своим лечением и ограничивать его риски. "Помимо инсулина, влияние времени суток на эффективность медикаментозного лечения следует изучать гораздо шире."