Ученые из Университета Южной Калифорнии (USC) сообщают, что новый механизм хронометрирования в клетках печени, который помогает поддерживать ключевые задачи органа, может способствовать заболеваниям, когда нарушается его естественный ритм.
Взаимосвязь заболеваний с циркадными ритмами
Эта двойная функция белка ядерного рецептора HNF4A предлагает потенциальное объяснение таких заболеваний, как диабет и рак. Это также помогает объяснить, почему такие болезни чаще встречаются у людей, живущих с нарушенным сном, в том числе у рабочих с ночными дежурствами.
Циркадные ритмы руководствуются внутренними часами в клетках, которые позволяют организму адаптироваться к ночным и дневным циклам. Нарушение этого цикла может привести к проблемам со здоровьем у людей, поэтому ученые изучают поведение клеток, чтобы выяснить, как прерванные часы сна могут вызывать заболевания — это важный шаг к целенаправленному лечению.
«Эпидемиологические исследования постоянно выявляют все большую связь между современным образом жизни и нашими внутренними биологическими часами, и когда происходит нарушение этой взаимосвязи, это может привести к развитию таких заболеваний, как ожирение и рак молочной железы», — сказал Стив Кей (Steve Kay), сотрудник в Центре конвергентных биологических наук Университета им. С.С. Майкельсона (USC Michelson Center for Convergent Biosciences). «Это исследование выходит за рамки эпидемиологии, чтобы изучить механизмы нарушения циркадного ритма как фактора риска некоторых заболеваний».
Материалы и методы обследования
Ученые сосредоточились на HNF4A, хорошо известном белке, который, как полагают, участвует в эмбриональном развитии печени, почек и кишечника.
Ученые исследовали клетки печени и толстой кишки, полученные от мышей и людей. Это одна из первых исследовательских работ, поступивших от ученых, работающих в Центре им. Майкельсона.
Исследовательская работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Результаты научной работы
Неожиданно для себя ученые обнаружили, что HNF4A тесно связан с циркадными часами в этих органах. Кроме этого, авторы исследования выявили, что белок подавляет действие CLOCK и BMAL1, которые действуют как ключевые молекулярные винтики, которые управляют циркадными ритмами у млекопитающих.
В ядре клетки ядерные рецепторы получают химические сигналы от клетки и вступают в партнерские отношения с другими белками, чтобы высвободить специфические гены, которые регулируют развитие клеток, гомеостаз и метаболизм. Рецепторы действуют на перекрестке клеточных схем, интегрируя информацию, необходимую для нормальной функции клетки. Ядерные рецепторы являются потенциальными мишенями для лекарственных средств в борьбе с заболеваниями, включая нарушения репродуктивной функции, воспаление, рак, диабет, сердечно-сосудистые заболевания и ожирение. Исследователи впервые обнаружили, что циркадные часы модулируют ежедневные циклы классических функций HNF4A как ядерного рецептора.
«Внутри камеры винтики часов универсальны, но стрелки часов специфичны для каждого органа, поэтому то, каким образом часы работают в каждой камере, отличается», — объяснил Кей. «Итак, в печени мы визуализировали тканеспецифичные белки и обнаружили, что HNF4A связан с циркадными часами, регулируется определенными циклами и, в свою очередь, регулирует сами часы. Это новое открытие — большой скачок вперед».
Менг Цю (Meng Qu), научный сотрудник Центра Майкельсона и соавтор исследования, сказал: «Известно, что мутации в гене HNF4A способствуют развитию редкой наследственной формы диабета, называемой MODY1, и нарушение его регуляции экспрессии тесно связано с раком печени. Наше открытие предполагает, что нарушение циркадного ритма может быть потенциальным механизмом и обеспечивает мост между внутренней регуляцией и развитием болезни».
Кей добавил: «Исследование поможет нам понять, как нарушение нашего высокоразвитого циркадного образа жизни приводит нас к болезни. Люди не созданы для ночных смен, ночных огней и межконтинентальных путешествий. Проблемы современной жизни для нашей циркадной системы представляют угрозу нашему здоровью».
Авторы другого исследования утверждают, что циркадные часы поджелудочной железы контролируют инсулин и сахар в крови.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
