Время приема пищи влияет на биологические часы печени у мышей

Время приема пищи является основным фактором, определяющим ритмичную экспрессию большинства генов в печени мышей, сообщают исследователи 16 апреля в журнале Cell Reports. Результаты показывают, что общесистемные сигналы, управляемые ритмичным потреблением пищи, вносят значительный вклад в формирование ритмов метаболических функций и экспрессии генов в печени независимо от её собственных молекулярных часов.

«В отличие от преобладающей в настоящее время модели, наши данные указывают на то, что время приема пищи делает больше, чем просто синхронизирует молекулярные часы в разных органах — оно фактически может регулировать ритмичную экспрессию генов параллельно с часами», — говорит старший автор исследования Джером Мене. «Это поднимает интересную гипотезу о том, что прием пищи в неподходящее время суток, что распространено, например, среди работников сменного графика, может десинхронизировать ритмичную экспрессию генов и привести к патологиям».

Почти каждая клетка млекопитающих содержит молекулярные циркадные часы, которые управляют ритмичной экспрессией генов для координации суточных циклов метаболизма, физиологии и поведения. Эти часы синхронизируются главным циркадным водителем ритма, расположенным в структуре мозга — супрахиазматическом ядре (SCN). SCN использует множество сигналов, таких как ритмы нейрональной сигнализации, секреции гормонов, температуры тела и приема пищи, чтобы синхронизировать периферические часы в различных органах, обеспечивая их согласованность с окружающей средой.

Считается, что синхронизированные периферические часы затем регулируют ритмичную экспрессию генов автономным образом, то есть независимо в каждой клетке, запуская тканеспецифические циркадные транскрипционные программы. В отличие от текущих моделей, новые данные показывают, что ритмичное потребление пищи в значительной степени управляет ритмичной экспрессией генов в печени независимо от её клеточно-автономных молекулярных часов.

Чтобы изучить роль ритмичного приема пищи, команда Мене кормила мышей аритмично, только ночью или без ограничений в течение пяти недель. Затем печень мышей собирали в разное время суток и анализировали экспрессию генов.

По сравнению с неограниченным кормлением, аритмичное кормление нарушило колебания в экспрессии 70% циклически экспрессируемых генов печени, не затрагивая при этом работу её основного молекулярного часового механизма. Кроме того, время приема пищи регулировало многие метаболические пути в печени, включая пути синтеза холестерина и гликогена. В совокупности результаты позволяют предположить, что главные часы в SCN действуют не только для синхронизации периферических часов, но и вносят более общий вклад в циркадные транскрипционные программы во всем организме.

В будущих исследованиях команда Мене планирует изучить, регулирует ли время приема пищи ритмичную выработку белков, а также ритмичную экспрессию генов в различных тканях. Другой вопрос — могут ли другие сигналы, управляемые SCN, такие как температура тела, влиять на ритмичную экспрессию генов в периферических часах.

Пока последствия новых данных для здоровья остаются неясными. Нарушения работы часов связывают со старением, изменением реакции на терапию, ожирением, диабетом, психическими расстройствами и раком. По мнению авторов, эти эффекты потенциально можно смягчить, контролируя время приема пищи. «Но не следует предполагать, что поскольку мы наблюдаем сильный эффект ритмичного приема пищи в печени мыши, это также применимо к другим тканям мыши и даже к печени человека», — отмечает Мене.