Ученые выяснили, почему стресс приводит к ожирению

Авторы нового исследования обнаружили причину, почему хроническое воздействие стресса так тесно связано с ожирением. Ответ заключается в отношении между жировыми клетками и гормонами стресса.

Актуальность проблемы

Тот факт, что стресс приводит к увеличению веса, известен многим, и ученые выяснили, почему и как это происходит.

Исследователи во главе с Мэри Теруэль (Mary Teruel) из Стэнфордского университета (Stanford University) в Калифорнии были озадачены естественным и хорошо известным процессом, через который наш организм вырабатывает жировые клетки.

В организме человека так называемые клетки-предшественники (промежуточное состояние между недифференцированной стволовой и дифференцированной клеткой) превращаются в жировые клетки, что приводит к увеличению веса.

У здорового человека 1% клеток-предшественников превращаются в жировые клетки, и делается это при запуске гормонов, называемыми глюкокортикоидами. Глюкокортикоиды являются естественными стероидными гормонами, вырабатываемыми организмом человека при воспалении. Уровень глюкокортикоидов человека естественно растет и падает в течение дня, этот цикл регулируется циркадными ритмами.

Но эти гормоны также могут быть усилены внешним стимулом, таким как краткосрочный или долгосрочный стресс.

«Почему жира не становится больше каждый раз, когда уровень глюкокортикоидов повышается утром из-за нормальных циркадных ритмов или когда мы тренируемся или выходим из теплого здания в холод?» — говорит Теруэль. «И почему ритм глюкокортикоидной секреции нарушается в условиях хронического стресса?»

Такие вопросы побудили ученых приступить к новым исследованиям.

Как глюкокортикоиды влияют на жировые клетки?

Чтобы узнать это, ученые провели несколько экспериментов. В первом из них исследователи погружали клетки-предшественники в смесь глюкокортикоидов в течение 4 дней.

Ученые подсчитали, сколько клеток-предшественников превратились в жировые клетки, и обнаружили, что через 48 часов большинство клеток превращаются в жировые клетки, тогда как недолгое пребывание приводило к минимальной дифференциации клеток.

Исследователи увеличили молекулярные механизмы, благодаря которым клетки-предшественники могут «рассказать», когда превращаются в жировые клетки. Ученые хотели выяснить, что заставляет клетки-предшественники игнорировать короткое пребывание, но реагировать на более длинное.

Чтобы решить эту загадку, они использовали отслеживание активности белка, который, как известно, коррелируется с дифференциацией и зрелостью жировой клетки — гамма-рецептор, активируемый пролифератором пероксисом (PPARG).

Отслеживание этого рецептора в течение нескольких дней и использование компьютерного моделирования показало, что существует два типа обратной связи, которые помогают клеткам-предшественникам игнорировать нормальный циркадный цикл глюкокортикоидов и отфильтровывать только длинные гормональные импульсы.

Авторы пишут: «Эта циркадная фильтрация требует быстрой и медленной положительной обратной связи с PPARG».

Основываясь на своих исследованиях, ученые также обнаружили другие белки, которые опосредуют 34-часовой цикл обратной связи, который позволяет PPARG продолжать накапливаться, приводя к увеличению количества жировых клеток.

«Теперь мы знаем циркадный код, который управляет коммутатором, и мы определили ключевые молекулы, которые задействованы», — говорит Теруэль.

Ученые протестировали, как циркадный код работает у млекопитающих. В течение 21 дня они увеличивали уровни глюкокортикоидов у мышей и сравнили их вес с весом контрольной группы грызунов.

Эксперимент показал, что у мышей с повышенным уровнем глюкокортикоидов увеличился вес вдвое, по сравнению с группой контрольных мышей. Это, как выяснили ученые, объясняется не только продукцией новых жировых клеток, но и ростом уже существующих.

Теруэль объясняет, почему лечение глюкокортикоидами, которое используется при ревматоидном артрите и астме, связано с ожирением. Поскольку преобразование клеток-предшественников в жировые клетки происходит через бистабильный переключатель, это означает, что можно управлять процессом пульсированием.

Результаты исследования свидетельствуют, что вес не будет увеличиваться, если лечение глюкокортикоидами происходит только в течение дня. Но если вы испытываете хронический, непрерывный стресс или принимаете глюкокортикоиды в ночное время, то циркадные глюкокортикоидные колебания приведут к значительному увеличению веса.

Авторы другого исследования выяснили, как стресс делает нас больными.

Литература

Bahrami-Nejad Z. et al. A Transcriptional Circuit Filters Oscillating Circadian Hormonal Inputs to Regulate Fat Cell Differentiation //Cell Metabolism. – 2018. – Т. 27. – №. 4. – С. 854-868. e8.