Нарушение циркадных ритмов заставляет крыс больше есть в неактивную фазу

Нарушение циркадных и ультрадианных (период около 20 часов) ритмов у человека, вызванное посменной работой, влияет на секрецию глюкокортикоидов в надпочечниках. Помимо прочих функций, глюкокортикоиды регулируют пищевое поведение, но влияние нарушения циркадных ритмов на изменение пищевого поведения плохо изучено. Авторы статьи, опубликованной в Nature, изучили, как колебания уровня кортикостерона (глюкокортикоид крыс, аналогичный человеческому кортизолу) влияют на потребление пищи. Они исследовали эффекты синфазного и противофазного введения кортикостерона крысам, лишенным эндогенных кортикостероновых ритмов.

Для этого крыс поделили на две опытные группы и одну контрольную. В первую опытную группу входили крысы, которым удаляли надпочечники и впоследствии вводили кортикостерон в соответствии с циркадными ритмами, то есть синфазно. Второй группе крыс с удаленными надпочечниками кортикостерон вводили противофазно, то есть нарушая циркадную ритмичность. В качестве контроля авторы использовали ложнооперированных животных, которым выполняли те же надрезы, что и экспериментальным группам, но не удаляли надпочечники, а вместо кортикостерона вводили физраствор.

На следующий день после операций животным начинали вводить кортикостерон в дозировках, соответствующих физиологическим, и отслеживали, как изменяется активность животных и количество потребляемой ими пищи. Во всех группах животные потребляли сопоставимый объем пищи, но пищевое поведение в светлое и темное время суток отличалось. Животные, которым вводили гормон синфазно, днем потребляли меньше пищи, а ночью — больше, чем контрольная группа. Напротив, животные, получавшие кортикостерон противофазно, в светлое время суток потребляли больше пищи, чем вторая опытная и контрольная группы (примерно в четыре раза). Фактически, крысы из синфазной и контрольной групп потребляли большую часть пищи в темное время суток, а животные из противофазной группы потребляли примерно равное количество пищи днем и ночью.

В последний день эксперимента в образцах головного мозга крыс измеряли экспрессию нейропептидов, регулирующих пищевое поведение, на 1-й и на 13-й час после пробуждения. В контрольной и синфазной группах на 13-й час ученые зарегистрировали высокий уровень Npy, Agrp и Pmch — генов орексигенных (стимулирующих аппетит) нейропептидов, и пониженный уровень генов  анорексигенных (снижающих аппетит) пептидов Pomc и Cartpt. Противоположная картина наблюдалась в группе животных, получавших кортикостерон противофазно.

Далее исследователи оценили противофазное воздействие кортикостерона на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось. Во всех трех группах животных через 13 часов после пробуждения повышались уровни экспрессии генов кортикотропин-рилизинг-гормона (Crh) и проопиомеланокортина (Pomc), но у крыс, получавших кортикостерон противофазно, уровень Pomc увеличивался намного сильнее. Уровень адренокортикотропного гормона (АКТГ) в плазме повышался в обеих опытных группах, но в противофазной группе также оказался выше.

Также исследователи мониторили температуру тела и двигательную активность животных, и различий в этих показателях между опытными группами они не обнаружили. Экспрессия генов Per1, Per2, и Avp, участвующих в поддержании циркадных ритмов, регулировалась только световыми/темновыми сигналами и не зависела от противофазного действия кортикостерона. Кроме того, у животных в разных группах не отличались количество жировых отложений и масса тела.

Исследование демонстрирует, что десинхронизация гормональных циркадных ритмов и световых/темновых сигналов способствует изменению экспрессии генов, отвечающих за аппетит, и влияет на пищевое поведение животных.



Десинхронизация циркадных ритмов может приводить к ожирению