U voćnoj mušici Drosophila, cirkadijalni satovi takođe kontrolišu metabolizam masti. Ovo pokazuje nova studija istraživačkog tima sa Univerziteta u Vircburgu. Nalazi bi takođe mogli biti relevantni za ljude.
Mnogo se zna o tome kako savremeni ljudski stilovi života doprinose pokretanju metaboličkih poremećaja i bolesti. Neredovni obroci, jedenje kasno uveče ili noću i nedostatak dužih perioda apstinencije danas se smatraju glavnim faktorima u razvoju takozvanog „metaboličkog sindroma“ — kliničke slike koju karakterišu, između ostalog, gojaznost i visoka krvni pritisak, povišen šećer u krvi i poremećeni metabolizam lipida. Međutim, osnovni mehanizmi su još uvek slabo shvaćeni.
Nova studija naučnika iz Biocentra Univerziteta Julius-Makimilians-Universitat Vurzburg (JMU) sada bi mogla pomoći da produbimo naše znanje o poremećenim metaboličkim procesima.
Studija koju su vodili profesor Kristijan Vegener sa Odeljenja za neurobiologiju i genetiku na JMU i dr Agnes Fekete, menadžer jezgre za metabolomiku na Odeljenju za farmaceutsku biologiju, sada je objavljena u Journal of Lipid Research. U ovom radu, tim je istraživao u kojoj meri unutrašnji satovi kontrolišu metabolizam lipida u voćnoj mušici Drosophila.
„Lipidi, ili masti, su makronutrijenti koji služe u organizmu, na primer, kao gradivni blokovi za biološke membrane, kao signalne supstance i kao dugoročne zalihe energije. Da bi došli do svojih ciljnih ćelija, lipidi se moraju transportovati preko krvotok nakon gutanja iz creva ili kada se mobiliše iz zaliha masti“, kaže Agnes Fekete, opisujući pozadinu studije.
Međutim, ovaj „ciklus lipida“ može biti poremećen savremenim načinom života jer smenski rad, neredovni obroci i stalna dostupnost hrane ne odgovaraju ritmu koji diktira ciklus dan-noć i shodno tome uvučeni unutrašnji satovi.
Tim predvođen Vegenerom i Feketeom je stoga koristio voćnu mušicu kao primer za istraživanje redovnih fluktuacija u metabolizmu lipida kod ovog insekta. Oni su testirali ulogu unutrašnjih satova u ovom procesu i kako faktori kao što su svetlost, unos hrane i sastav hrane utiču na to. Njihov poseban fokus bio je na takozvanoj hemolimfi — analogu ljudskom krvotoku — i molekulima lipida koji se transportuju u njemu.
Vegener navodi: „Naši podaci pokazuju da cirkadijalni sat koordinira dnevne oscilacije transportnih lipida u hemolimfi sa periodima mirovanja voćne mušice, takozvanom anaboličkom fazom sieste. Međutim, oblik i snaga ovih oscilacija su snažno pod uticajem svetlosti“, rekao je neurobiolog.
U ovoj studiji korišćene su i normalne, zdrave voćne mušice i mutanti kod kojih je unutrašnji sat bio genetski isključen. Muve su držane u različitim svetlosnim uslovima – ponekad u redovnom svetlo-tamnom ritmu, ponekad u stalnom mraku. Pored toga, date su im različite „dijete“ — od čistog šećera do standardnog medijuma, koji je sadržao sve hranljive materije u velikim količinama.
Tim je preko hemolimfe redovno pratio koncentraciju u kojoj muva prenosi određene lipide kroz svoje telo. Pojavili su se jasni obrasci: kod „zdravih“ muva, na primer, držanih u ciklusu svetlo-mrak na čistom šećernom medijumu, koncentracija lipida je bila visoka, posebno na početku i na kraju svetlosne faze. U stalnim mračnim uslovima pronađeno je samo jedno povećanje, uvek usred „subjektivnog“ dana. Muve bez funkcionalnog cirkadijalnog sata nisu imale takve redovne promene.
Ove promene su takođe bile manje izražene kada su muve hranjene punom ishranom, a ne samo šećerom. U ovom slučaju, ritmičke promene nivoa hemolimfnih lipida su u velikoj meri oslabljene. Činjenicu da su koncentracije lipida dostigle vrhunac jednom u sredini svetlosne faze tokom vremenski ograničenog hranjenja, bez obzira na vreme uzimanja hrane, naučnici vide kao „jasan pokazatelj oscilacije koju kontrolišu unutrašnji satovi“.
Naravno, ovi procesi kod drozofile se u nekim aspektima razlikuju od onih kod ljudi ili drugih sisara. Ipak, tim koji predvode Vegener i Fekete uveren je da njihov rad može poslužiti kao polazna tačka za detaljno seciranje osnovnih opštih mehanizama korišćenjem genetskih alata dostupnih za Drosophila – i tako, dugoročno gledano, takođe obezbediti polaznu tačku za razumevanje sličnih procesa i njihovih patoloških promena kod ljudi.
U sledećem koraku, naučnici sada žele da istraže ulogu cirkadijalnog sata u crevima i masnom telu – analogno jetri i masnom tkivu kod ljudi – za ritmičnost. Da bi to uradili, oni žele genetski da isključe samo ove takozvane periferne satove ili da ih desinhronizuju u odnosu na druge telesne satove. „Ovo bi bio životinjski model koji bi se mogao koristiti za proučavanje efekata desinhronizacije telesnih satova, na primer, redovnim unosom hrane tokom noći“, kaže Kristijan Vegener.
