Генетическая и циркадная основа метаболических расстройств.

Распространение таких расстройств обмена веществ, как ожирение и диабет, достигло уровня эпидемии. Эти заболевания ответственны за увеличение количества различной патологии и повышения уровня смертности.

Одним из факторов увеличения уровня диабета и ожирения является посменная работа. Более чем 16% людей в США и Европе работают по сменному режиму и понимание развитие метаболических расстройств в этой группе становиться критически важным.

Кроме того, при изучении проблемы диабета и ожирения, следует учитывать гендерные различия при нарушении процессов метаболизма. Так ожирение более распространено у женщин и уровень смертности от диабета значительно выше у женщин. Понимание генетической составляющей в патологическом процессе сумеет вывести процесс лечения на качественно новый уровень.

Группа исследователей под руководством профессора Джайлза Даффилда (Giles Duffield) провели серию психологических и физиологических экспериментов по выявлению взаимосвязи между циркадными циклами и метаболизмом углеводов.

Ученые изучали ген под названием «Ингибитор связывания ДНК 2» или Id2. Ген Id2 содержит информацию о транскрипционном репрессорном белке. В норме данный протеин связывает специфический транскрипционный белковый фактор и уменьшает его активность. Удаление Id2 из биологической системы сильно влияет на включение и выключение других генов, ответственных за развитие диабета и ожирения.

Анализ поведенческих реакций и физиологической активности лабораторных мышей с нокаутированным геном подтвердил значительную роль гена Id2 в обмене глюкозы и контролем над циркадным циклом питания и двигательной активности, а также взаимосвязь циркадного и метаболического фенотипа с полом и возрастом.

Отмечались значительные изменения в поведении животных при питании. Мыши с нокаутирующим геном были худые и высокочувствительные к инсулину, при этом высокая чувствительность к инсулину обнаруживалась только у самцов.

Для визуализации метаболической активности была использована позитронная эмиссионная томография, при помощи которой определялись места изменений физиологических процессов. Высокий уровень глюкозы наблюдался в скелетных мышцах, в коричневой жировой ткани. Коричневая жировая ткань генерирует тепло благодаря усвоению таких питательных веществ как глюкоза и жиры.

Руководитель исследования говорит: «Если направить питательные вещества на синтез тепла, а не депонирования жира, то есть правильно воздействовать на белый жир и стимулировать его переход в коричневый. Это может стать терапевтической целью при лечении ожирения».

Отсутствие гена Id2 также приводит к снижению уровня глюкозы в крови. Уровень глюкозы регулируется гормоном инсулином. При диабете 2 типа, ткани организма, такие как скелетные мышцы, не могут правильно реагировать на инсулиновый сигнал. У мышей с нокаутирующим геном Id2 чувствительность к инсулиновому сигналу повышалась. Это приводило к повышенному потреблению глюкозы тканями, уменьшение уровня глюкозы в крови и как результат гипогликемия.

«Циркадный цикл и энергетический обмен очень тесно связаны, один регулирует другой. Наше исследование показывает, какую важную роль играет в этих процессах ген Id2. Полученные данные означают, что ген Id2 человека может служить потенциальным объектом терапии при расстройствах циркадного цикла и различных нарушений процессов метаболизма, таких как ожирение, диабет, метаболический синдром».

Исследование было проведено группой ученых из Университета Нотр-Дам и опубликовано в журнале PLoS ONE. Полученные данные являются огромным вкладом в понимании генетической и физиологической базы широкого спектра метаболических расстройств по отношению к циркадным циклам.

21.04.15 | Просмотров : 1214