Новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале «Cell Metabolism», возможно, нашло причину, почему хроническое воздействие стресса так тесно связано с ожирением. Ответ заключается в связи между жировыми клетками и временем выделения гормонов стресса.
Исследователи во главе с Мэри Теруэль (Mary Teruel), доцентом по химической и системной биологии в Медицинской школе Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine), США, были озадачены естественным и хорошо известным процессом, при котором наш организм вырабатывает жировые клетки.
В организме человека, есть так называемые клетки-предшественники, которые находятся в промежуточном состоянии между недифференцированной стволовой клеткой и полностью дифференцированной. Именно они превращаются в жировые клетки, что приводит к увеличению массы тела.
У здорового человека организм превращает не более 1% своих клеток-предшественников в жировые клетки и делает это при помощи гормонов глюкокортикоидов.
Глюкокортикоиды являются естественными стероидными гормонами, вырабатываемыми организмом человека для снижения уровня воспаления. Как объясняют М. Теруэль и ее коллеги в своей статье, уровень глюкокортикоидов человека естественно повышается и снижается в течение дня, и регулируется в соответствии с нашими циркадианными ритмами. Но выработка этих гормоны также может быть усилена внешними факторами, такими как краткосрочный или долгосрочный стресс.
Однако, данный процесс вызвал у ученых ряд дополнительных вопросов. «Почему мы не утопаем в жире каждый раз, когда уровень глюкокортикоидов повышается утром из-за нормальных циркадных ритмов, после тренировки или при перемещении из тепла в холод? И почему нарушается нормальный ритм глюкокортикоидной секреции — например, в условиях хронического стресса или при нарушениях сна?» — уточняет М. Теруэль.
Чтобы узнать ответы, ученые провели несколько экспериментов. В первом из них команда «купала» клетки-предшественники в коктейле глюкокортикоидов в «ритмическом ритме» в течение 4 дней. Они подсчитали, сколько клеток-предшественников превратились в жировые клетки. Ученые установили, что один 48-часовой импульс гормонов заставлял большую часть клеток превращаться в жировые клетки, тогда как более короткие импульсы приводили к минимальной дифференциации клеток.
М. Теруэль и ее коллеги далее решили понять, почему клетки-предшественники игнорируют короткие импульсы, но реагируют на длинные. Для достижения этой цели ученые использовали одноклеточное сканирование, чтобы отследить активность белка PPAR-гамма (PPARG), который коррелирует дифференцирование и зрелость жировой клетки.
Отслеживание этого белка в тысячах клеток в течение нескольких дней и использование компьютерного моделирования показало, что существует 2 типа обратной связи, которые помогают клеткам-предшественникам игнорировать нормальный циркадный цикл глюкокортикоидов и отфильтровывать только длинные гормональные импульсы.
В частности, авторы пишут: «Эта циркадная фильтрация требует быстрой и медленной положительной обратной связи с PPARG». Основываясь на своих предыдущих исследованиях, ученые также выявили другие белки, которые опосредуют 34-часовой цикл обратной связи, который позволяет PPARG продолжать накапливаться, приводя к увеличению количества жировых клеток.
Наконец, ученым пришлось протестировать, работал ли выявленный циркадный код также у млекопитающих. Таким образом, в течение 21 дня они повысили уровни глюкокортикоидов в группе мышей и сравнили их массу тела с массой контрольной группы грызунов.
Эксперимент показал, что у мышей с повышенным уровнем глюкокортикоидов масса тела увеличилась вдвое по сравнению с контрольной группой. Это, как выяснили ученые, объясняется не только производством новых жировых клеток, но и ростом уже существующих.
По мнению М. Теруэль, полученные результаты объясняют, почему лечение глюкокортикоидами (у больных ревматоидным артритом, системной красной волчанкой и астмой) связано с увеличением массы тела, и могут предложить способы борьбы с этим состоянием. Так, если принимать глюкокортикоиды или испытывать стресс только в течение дня, то увеличение массы тела прекратится или будет не настолько выраженным.
