Исследование, проливающее свет на молекулярные основы метаболического здоровья и болезней

В последнем номере журнала Neuroscience, исследователь Института Гладстона, кандидат наук, Катерина Акассоглу и ее команда сообщили о том, как выработка p75 рецепторного белка нейротрофина (p75NTR) у подопытных животных меняется во времени вместе с природными циркадными часами организма - и как эти ритмические колебания помогают регулировать жизненно важные метаболические функции. Это открытие подчеркивает важность p75NTR путем отображения того, как циркадные часы помогают поддерживать общее метаболическое здоровье. Практически каждый организм на планете - от бактерий до человека - имеет циркадные часы, представляющие собой биологический механизм, колебания которого составляют период около 24 часов и координируется с циклом дня и ночи. И хотя он работает независимо от внешних сигналов, но на него влияют ритмические воздействия света, температуры и доступность продуктов питания. Интересно, что последние исследования также обнаружили связь между циркадными часами и обменом веществ.

«Важные метаболические функции также испытывают сильное влияние циркадных часов, поэтому такая деятельность как постоянная работа в ночную смену, которая способна вызвать смещение этих часов, увеличивает риск возникновения метаболических и аутоиммунных заболеваний, таких как ожирение, диабет, рак и рассеянный склероз», - утверждает д-р Акассоглу. Доктор Акассоглу также является профессором неврологии в Университете Калифорнии, Сан-Франциско (UCSF), в состав которого входит Гладстон. «В этом исследовании мы обозначили p75NTR как важную молекулярную «связь» между циркадными часами и метаболическим здоровьем».

Первоначально предполагалось, что p75NTR действует только в нервной системе. Более поздние исследования обнаружили, что он активно работает во многих типах клеток по всему организму. Были выдвинуты предположения о том, что он оказывает влияние на различные биологические функции. В прошлом году исследователи Гладстона обнаружили, что p75NTR присутствует в печени и в жировых клетках, он также регулирует важный метаболический процесс - уровень глюкозы в крови. Поскольку эти открытия обнаружили связь между p75NTR и обменом веществ, исследовательская группа протестировала - сначала в чашке Петри, а затем на подопытных животных - наличие также связи между p75NTR и циркадными часами.

Команда сосредоточилась на двух генах, называемых Clock и Bmal1. Эти так называемые «циркадные гены-регуляторы» и другие, подобные им гены, были обнаружены по всему телу. Их деятельность контролирует циркадные часы организма. Исследователи намеревались проверить наличие связи между данными циркадными генами и белком p75NTR. «Наши первоначальные эксперименты обнаружили такую связь», - рассказывает докторант Гладстона Бернат Баеза-Раджа, кандидат наук, основной автор статьи. "В отдельных клетках, мы увидели, что производство p75NTR контролировалось генами Clock и Bmal1, которые непосредственно связывались с геном, кодирующим p75NTR, и запускали производство белка". Еще более важным, чем информация о том, как производится p75NTR стали сведения о том, когда он производится. Ученые обнаружили, что производство p75NTR колебалось в 24-часовом цикле, также как и сами гены циркадных часов - синхронно с естественным циркадным ритмом клеток. Эксперименты на мышах в дальнейшем подтвердили эти выводы. И когда научная команда провела генетическую модификацию группы мышей таким образом, чтобы мышам не хватало генов циркадных часов, то все остальные процессы сбились с ритма. Суточные колебания производства p75NTR были нарушены, также снизился уровень p75NTR.

Однако самым интересным по мнению исследователей было то, что падение уровня p75NTR в дальнейшем повлияло на различные системы циркадных часов. В частности, были нарушены регулярные колебания других циркадных генов в мозге и печени, а также генов, регулирующих метаболизм глюкозы и липидов.

&laqou;Тот факт, что потеря p75NTR оказала влияние на циркадные и метаболические системы, убедительно доказывает, что этот белок неразрывно связан с ними», - говорит директор Института биологических наук, кандидат наук Алан Салтьель, который также является профессором в Университете Мичигана и не принимал участия в исследовании. «Будет интересно посмотреть, какие еще открытия сделает доктор Акассоглу со своей командой, поскольку они продолжают исследовать роль p75NTR в циркадных часах и метаболических функциях».

«Результаты показывают, что p75NTR является важным связующим звеном между циркадными часами и обменом веществ, а также говорят о сложности данной системы и о вероятности существования других факторов влияния", - сказала д-р Акассоглу. «Мы в настоящее время работаем над выявлением взаимосвязи между циркадными часами, обменом веществ и иммунной системой. Так что в один прекрасный день мы сможем разработать способ лечения заболеваний, возникающих по причине нарушения циркадных часов - в том числе не только ожирение и диабет, но и, возможно, рассеянный склероз и даже болезнь Альцгеймера».