Может ли перезагрузка 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 ним. Почти все клетки содержат молекулярные часы, которые регулируют и синхронизируют метаболические функции с 24-часовым циклом смены дня и ночи. Сегодня все больше данных показывают, что нарушения во внутренних часах, вызванные частыми изменениями часовых поясов, нерегулярными графиками работы и старением, оказывают значительное влияние на развитие метаболических заболеваний у людей, включая диабет 2 типа.

Такие нарушения, по-видимому, препятствуют надлежащему функционированию ячейки в островке поджелудочной железы, который секретирует инсулин и глюкагон, гормоны, которые регулируют уровень сахара в крови. Сравнивая клетки поджелудочной железы людей с диабетом 2 типа с донорами здоровых людей, исследователи из Женевского университета (UNIGE) и Университетских больниц Женевы (HUG), Швейцария, смогли впервые продемонстрировать, что островковые клетки поджелудочной железы, полученные от людей с диабетом 2 типа, несут скомпрометированные циркадные осцилляторы. Разрушение циркадных часов сопровождалось нарушением секреции гормонов. Кроме того, используя молекулу часового модулятора, получившую название Nobiletin, извлеченную из кожуры лимона, исследователям удалось «восстановить» разрушенные клеточные часы и частично восстановить функцию островковых клеток. Эти результаты, опубликованные в Известия Национальной академии наук, дать первое представление об инновационном подходе к лечению диабета.

Два года назад команда под руководством Чарны Дибнер, главного исследователя медицинского факультета UNIGE, уже показала, что у грызунов возмущение клеточных часов поджелудочной железы приводит к нарушению секреции инсулина и глюкагона, что способствует возникновению диабета. Но какова ситуация с людьми?

Владимир Петренко, исследователь в лаборатории доктора Дибнера и первый автор этих публикаций, говорит: «Ранее мы также наблюдали, что, если часы клеток поджелудочной железы человека будут искусственно нарушены в клеточной культуре in vitro, секреция ключевых островковых гормонов – инсулин и глюкагон – был скомпрометирован. Следовательно, наш следующий шаг, о котором мы здесь сообщаем, заключался в том, чтобы выяснить, циркадные ритмы были нарушены в островках поджелудочной железы человека при диабете 2 типа, и, если это так, как это нарушение повлияет на функцию островков “.

Используя комбинированную биолюминесцентную флуоресцентную покадровую микроскопию, технологию, которая позволяет очень точно отслеживать активность молекулярных часов в живых клетках с течением времени, ученые сравнили поведение клеток поджелудочной железы у пациентов с диабетом 2 типа и со здоровыми субъектами в течение дня. «Приговор бесспорен, – говорит Чарна Дибнер. Биологические ритмы островковых клеток при диабете 2 типа проявляют как сниженные амплитуды циркадных колебаний, так и плохую синхронизирующую способность. «В результате секреция гормонов больше не координируется. Более того, дефекты временной координации секреции инсулина и глюкагона наблюдаются у пациентов с сахарный диабет 2 типа были сопоставимы с измеренными в здоровых островковых клетках с искусственно нарушенными циркадными часами “.

Это все в сроках

Циркадные часы представляют собой ежедневные циклы, регулирующие различные клеточные функции. Существует несколько взаимосвязанных уровней синхронизации этих часов, основным из которых является свет, который, в частности, регулирует центральные часы, расположенные в мозговом гипоталамусе. Как проводник в оркестре, он регулирует периферические часы, присутствующие в органах и клетках. Поэтому последние частично регулируются централизованно, но функционируют по-разному в каждом органе и даже в каждой клетке, в зависимости от их функций. «Панкреатические клетки также подвержены ритму поста и приема пищи, а также строгой гормональной регуляции», – говорит Чарна Дибнер. «Координация всех уровней регуляции, таким образом, позволяет оптимизировать метаболические функции. Дерегуляция часов на островке поджелудочной железы приводит к нарушенной функции: они перестают предвидеть пищевые сигналы. Действительно, если вы едите ту же пищу, но ночью, а не днем Вы можете набрать вес намного быстрее из-за неоптимального ответа вашего метаболизма. ”

Установите правильное время снова

Шаг второй в своем исследовании: женевские ученые использовали Nobiletin, небольшую молекулу модулятора часов и натуральный ингредиент кожуры лимона, для ресинхронизации часов. «Действуя на один из компонентов тактовой частоты ядра, он эффективно сбрасывает амплитуду колебаний в островках человека», – говорит Владимир Петренко. «И как только мы синхронизировали часы, мы также наблюдали улучшение секреции инсулина».

«Это первое доказательство принципа, что восстановление скомпрометированных циркадных часов может помочь улучшить функцию поджелудочной железы островок секреция гормонов, – говорит Чарна Дибнер. – Мы продолжим изучение этого механизма восстановления in vivo, сначала на животных моделях. В нашем обществе наблюдается эпидемический рост заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ, одновременно со сменой режимов работы и питания, а также недостатком сна. Повторная синхронизация возмущенных молекулярные часыМы надеемся, что либо с помощью персонализированных графиков приема пищи и упражнений, либо с помощью часовых модуляторов мы сможем в конечном итоге найти инновационное решение проблемы эпидемического метаболизма, затрагивающей постоянно растущую долю населения мира ».