Ожирение может нарушить ритм биологических часов сердечнососудистой системы

Люди, страдающие от ожирения, гораздо чаще испытывают проблемы со здоровьем, чем их более худые сограждане. У них чаще диагностируются такие заболевания как нарушение инсулин резистентности, диабет, повышенный уровень гормонов стресса, гипотиреоз, апноэ. Исследователи, работающие в Университете Здоровья в Джорджии во время экспериментов, проведенных в августе с животной моделью, обнаружили кое-что интересное. Они установили, что ген, кодирующий биологические часы сердечнососудистой системы, у тучных животных работал с перебоями, в отличие от того же гена у худых животных. Это значит, что ключевой ген, кодирующий биологические часы сердечнососудистой системы у лиц, страдающих ожирением, работает неверно. Повидимому, это первое исследование по данному вопросу.

Оно было проведено Шуикьюнг Кью, Эриком Белином де Шантимель, Джеймсом Минтцом, Дэвидом Дж. Фултоном, Р. Даниэлем Радиком и Дэвидом В. Степпом. Члены группы представят результаты своих разработок под общим названием «Влияние ожирения на биологические часы сердечнососудистой системы» на Конференции по экспериментальной биологии 2011 (ЭБ 2011).

Биология биоритмов и ожирение

Люди и животные биологически запрограммированы на соблюдение физиологических ритмов смены дня и ночи, основанных на 24-часовом периоде обращения планеты вокруг своей оси. В процессе эволюции наш организм адаптировался к тому, чтобы днем есть и заниматься делами, а ночью отдыхать и спать. Действительно, существует молекулярный базис, который с точностью контролирует биологические ритмы, группа генов, дублирующая функции биологических часов, а также отдельная молекула, так и названная - «часы».

У лиц, страдающих ожирением, как сейчас считается, биологические ритмы нарушены. Тучные люди зачастую питаются в неправильное время, чаще всего поздно ночью. Более того, они часто страдают от апноэ, которое нарушает их режим сна, не давая   полностью выспаться. Люди, работающие посменно, часто страдают ожирением, поскольку физиологические потребности их организма отходят по важности на второй план (завтрак, например, может начинаться в 10 вечера), а люди, у которых смены чередуются каждую неделю (неделю они работают в дневную смену, а следующую неделю в ночную), имеют предрасположенность к ожирению, поскольку физиологические потребности их организма каждый раз удовлетворяются в разное время: то раньше, то позже, что как раз и нарушает естественное функционирование биологических ритмов.

Исследование

Зная, что ожирение способно влиять на циклы еды/сна, ученые решили также установить, влияет ли ожирение на молекулярные компоненты биологических часов, которые управляют сердечнососудистой системой, отвечающей за движение крови в организме. Само исследование состояло из двух этапов.

Методика/результаты I

На первом этапе ученые анализировали взаимосвязь биологических ритмов и сердечнососудистой системы на примере трех групп мышей (худые мыши, мыши, страдающие ожирением, и мыши с диабетом) в три разных периода времени: раннее утро, середина дня и вечер, после чего сравнивали активность генов, отвечающих за сердечнососудистую систему в разное время суток.

В группе худых мышей была обнаружена устойчивая ритмическая активность сердечнососудистой системы. Кроме всего прочего, было выявлено наличие эндотелиальной синтазы  оксида азота (eNOS), энзима, способствующего регуляции кровотока. Ее уровень в организме несколько повышается к вечеру, а рано утром, наоборот, оказывается снижен.

В противоположность группе худых мышей, в группе мышей с ожирением данный механизм ритмической регуляции отсутствовал. К примеру, уровень eNOS был или неравномерен, достигая пика в неверное время, или же все время находился на одном уровне. Животные с ожирением, таким образом, потеряли способность к биоритмической регуляции своего уровня eNOS.

Методика/результаты II

Во время второго этапа исследования ученые использовали полученные данные с целью установить, способно ли нарушение биоритмов привести к возникновению сердечнососудистых заболеваний. В частности, это было произведено путем анализа серии специфических молекул из ряда генов, кодирующих биологические часы сердечнососудистой системы, а также путем измерения степени увеличения активности генов, отвечающих за кровеносные сосуды.

В группе худых животных ученые обнаружили, что ключевой регулятор биоритмов, ген, названный «часы», был более активен в 7:00 утра и менее – в 7:00 вечера. У животных с ожирением активность гена была одинакова на протяжении всех 24 часов.

Заключение и перспективы

Дэвид Степп, Ph.D., глава группы исследователей, обобщил результаты проведенных экспериментов, сказав следующее: «Основываясь на результатах данного исследования, мы можем констатировать, что ожирение снижает активность механизма биоритмической  регуляции сосудистой системы, что в свою очередь коррелируется с активностью генов, отвечающих за сердечнососудистую систему и с исчезновением нормальной биологической регуляции». Теперь, зная, что ген, названный «часы», не работает при наличии ожирения, ученые говорят о том, что у них в процессе разработки находятся новые исследования, которые помогут ответить на вопрос о том,  почему это происходит.