Стволовые клетки жировой ткани имеют циркадные часы
Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что встроенные в клетки-предшественники адипоцитов циркадные часы играют решающую роль в определении времени их созревания. Это может объяснить, почему у работников ночных смен повышен риск метаболических заболеваний, таких как диабет.
Исследование, опубликованное 28 ноября в Cell Reports, демонстрирует, что клетки-предшественники адипоцитов (стволовые клетки, дающие начало жировым клеткам) обладают циркадными часами, которые функционируют иначе, чем в большинстве других клеток организма. Нарушение работы этих часов меняет скорость превращения клеток-предшественников в зрелые адипоциты.
«До этого исследования мы знали, что можно нарушить чьи-то циркадные ритмы и изменить метаболизм, но как это происходит на клеточном и молекулярном уровне, было очень загадочно», — говорит старший автор исследования Брайан Фельдман, MD, PhD.
Интеграция гормональных сигналов
Известно, что несколько гормональных сигналов, влияющих на созревание жировых клеток, колеблются в течение дня. Однако в реальной жизни клетки не созревают при каждом всплеске этих гормонов.
«Клетки не воспринимают какой-то один сигнал как "вперед или стоп" для дифференцировки. Встроенные в этот путь часы интегрируют все сигналы. Все они должны совпасть, прежде чем клетки двинутся вперед», — объясняет Фельдман.
В большинстве типов клеток ядро циркадных часов состоит из семейства белков, уровни которых колеблются в течение дня, и кодируется тремя генами: Per1, Per2 и Per3.
Неожиданная роль гена Per3
Используя генетически модифицированных мышей, команда обнаружила, что в клетках-предшественниках адипоцитов:
- Ген Per1 — ключевой компонент часов в других клетках — не колеблется.
- Экспрессия генов Per2 и Per3 осциллирует в суточном ритме.
Роль Per3 оказалась ключевой. Мыши без гена Per3 имели более высокий уровень созревания жировых клеток, а мыши с его избыточной экспрессией — блокировали созревание. Белок PER3 напрямую взаимодействует с другим белком, регулируя ген, запускающий процесс созревания клеток.
Последствия для работников сменного графика
Исследование проливает свет на причину повышенного риска диабета и ожирения у работников ночных смен.
«Эта работа соединяет точки, показывая, как измененные биологические ритмы могут привести к метаболическим нарушениям», — говорит Фельдман.
У людей с нормальным режимом циркадные часы клеток-предшественников защищают от избыточного образования жировых клеток. У работников ночных смен этот механизм начинает работать против них, потенциально повышая риск диабета.
Фельдман также отмечает, что открытие подтверждает важность времени приема пищи:
«Я действительно считаю, что время наших приемов пищи — упускаемый из виду фактор; наш организм работает лучше, если мы едим в определенные периоды дня, а не тогда, когда мы не должны быть активными».