Dlaczego stres prowadzi do przybierania na wadze? Badanie rzuca światło
Nowe badania, opublikowane w czasopiśmie Metabolizm komórkowy, być może znaleźli powód, dla którego chroniczne narażenie na stres jest tak ściśle związane z otyłością. Odpowiedź tkwi w związku między komórkami tłuszczowymi a czasem hormonów stresu.
Naukowcy pod kierunkiem Mary Teruel, profesor nadzwyczajnej biologii chemicznej i biologii systemów na Stanford University School of Medicine w Kalifornii, zdziwił się naturalnym - i dobrze znanym - procesem, w którym nasze ciało wytwarza komórki tłuszczowe.
W ludzkim organizmie tzw. Komórki prekursorowe, czyli progenitorowe - czyli stan pośredni między niezróżnicowaną komórką macierzystą a komórką w pełni zróżnicowaną - zamieniają się w komórki tłuszczowe, prowadząc do przyrostu masy ciała.
Zdrowa osoba przekształca nie więcej niż 1 procent swoich komórek prekursorowych w komórki tłuszczowe i robi to, gdy jest wyzwalany przez hormony zwane glukokortykoidami.
Glukokortykoidy to naturalne hormony steroidowe wytwarzane przez organizm ludzki w celu łagodzenia stanu zapalnego. Jak wyjaśniają Teruel i współpracownicy w swojej pracy, poziom glukokortykoidów u człowieka w sposób naturalny rośnie i spada w ciągu dnia, co jest cyklem regulowanym przez nasz rytm dobowy.
Ale te hormony mogą być również wzmocnione przez zewnętrzne bodźce, takie jak krótko- lub długotrwały stres. Jednak starszy badacz nowych badań uznał tę dynamikę za intrygującą.
„Dlaczego nie toniemy w tłuszczu za każdym razem, gdy rano poziom glukokortykoidów rośnie z powodu normalnych rytmów dobowych lub kiedy nasze poziomy glukokortykoidów gwałtownie rosną, kiedy ćwiczymy lub wychodzimy z ciepłego budynku na zimno?” Zadała sobie pytanie Teruel.
„A dlaczego utrata normalnego rytmu wydzielania glukokortykoidów - na przykład w stanach chronicznego stresu, jet lag i zaburzeń snu u pracowników zmianowych - jest tak związana z otyłością?”
Takie pytania skłoniły Teruel i jej współpracowników do podjęcia nowych badań.
Jak glukokortykoidy wpływają na komórki tłuszczowe?
Aby znaleźć odpowiedzi, naukowcy przeprowadzili kilka eksperymentów. W pierwszym zespół kąpał komórki tłuszczowe prekursorów w koktajlu glukokortykoidów w „rytmicznych pulsach” przez okres 4 dni.
Policzyli, ile komórek progenitorowych przekształciło się w komórki tłuszczowe i odkryli, że jeden 48-godzinny impuls hormonów spowodował, że większość komórek przekształciła się w komórki tłuszczowe, podczas gdy krótsze impulsy doprowadziły do minimalnego różnicowania komórek.
Teruel i jego współpracownicy chcieli zagłębić się głębiej, więc skupili się na mechanizmach molekularnych, dzięki którym komórki progenitorowe mogą „powiedzieć”, kiedy zamienić się w komórki tłuszczowe. Naukowcy byli zaintrygowani tym, co sprawia, że komórki progenitorowe ignorują krótkie impulsy, ale reagują na dłuższe.
Aby rozwiązać zagadkę, wykorzystali obrazowanie pojedynczych komórek na żywo do śledzenia aktywności białka, o którym wiadomo, że koreluje z różnicowaniem i dojrzałością komórki tłuszczowej: PPAR-gamma (PPARG).
Śledzenie tego białka w tysiącach komórek w ciągu kilku dni i stosowanie modelowania komputerowego ujawniło, że istnieją dwa rodzaje sprzężenia zwrotnego, które pomagają komórkom progenitorowym ignorować normalny dobowy cykl glikokortykoidów i odfiltrowywać tylko długie impulsy hormonalne.
W szczególności autorzy piszą: „to filtrowanie okołodobowe wymaga szybkiej i powolnej pozytywnej informacji zwrotnej na PPARG”. Opierając się na swoich wcześniejszych badaniach, naukowcy odkryli również inne białka, które pośredniczą w 34-godzinnej pętli sprzężenia zwrotnego, która umożliwia dalsze gromadzenie PPARG, prowadząc do większej liczby komórek tłuszczowych.
„Teraz znamy kod dobowy, który steruje przełącznikiem, i zidentyfikowaliśmy kluczowe cząsteczki, które są w to zaangażowane” - mówi Teruel.
Wreszcie naukowcy musieli sprawdzić, czy ten nowo zidentyfikowany kod dobowy działa w ten sam sposób u ssaków. Tak więc w ciągu 21 dni zwiększyli poziom glukokortykoidów w grupie myszy i porównali swoją wagę z wagą kontrolnej grupy gryzoni.
Eksperyment wykazał, że myszy wzmocnione glukokortykoidami przybrały na wadze dwukrotnie więcej niż myszy kontrolne. Przyczyną tego, jak ustalili naukowcy, była nie tylko produkcja nowych komórek tłuszczowych, ale także wzrost już istniejących.
Ciągły stres może prowadzić do przyrostu masy ciała
Teruel mówi, że odkrycia „[wyjaśnij], dlaczego terapie lekami glukokortykoidowymi, które są często niezbędne do prawidłowego funkcjonowania osób z reumatoidalnym zapaleniem stawów i astmą, są tak powiązane z otyłością i [sugerują] sposoby bezpiecznego stosowania takich terapii bez typowych skutków ubocznych, takich jak przyrost masy ciała i utrata masy kostnej ”.
Ponadto starszy badacz zauważa, w jaki sposób badania wyjaśniają proces przyrostu masy ciała wywołany stresem u ludzi, a także oferują wskazówki, jak go kontrolować.
„Tak, moment twojego stresu ma znaczenie” - mówi. „Ponieważ przekształcenie komórek prekursorowych w komórki tłuszczowe odbywa się za pośrednictwem przełącznika bistabilnego, oznacza to, że można sterować procesem za pomocą pulsowania”.
„Nasze wyniki sugerują, że nawet jeśli jesteś znacznie zestresowany lub leczysz reumatoidalne zapalenie stawów glukokortykoidami, nie przytyjesz” - kontynuuje Teruel - „o ile stres lub leczenie glukokortykoidami ma miejsce tylko w ciągu dnia.
„Ale jeśli doświadczasz chronicznego, ciągłego stresu lub przyjmujesz glukokortykoidy w nocy, wynikająca z tego utrata normalnych dobowych oscylacji glikokortykoidów spowoduje znaczny przyrost masy ciała”.
Mary Teruel
