Однако механизм, отвечающий за координацию суточного ритма температуры тела и приспособляемость к экологическим проблемам, неизвестен. Теперь лаборатория Митчелла А. Лазара, доктора медицины, доктора философии, директора Института диабета, ожирения и метаболизма в Медицинской школе Перельмана Университета Пенсильвании, объясняет в Nature, как ритмы температуры тела синхронизируются, сохраняя при этом способность к адаптации. к изменениям температуры окружающей среды независимо от времени дня и ночи.«В нашем современном обществе еды предостаточно, и для большинства людей экономия калорий в ночное время вряд ли будет преимуществом», — говорит Лазар. «Если этот же механизм существует у людей, и мы сможем безопасно нацелить его, у нас может быть новый способ борьбы с ожирением и связанными с ним состояниями, такими как диабет и болезни сердца».
Команда Лазара, в которую входил ведущий автор Захари Герхарт-Хайнс, доктор философии, обнаружила, что способность мышей выдерживать воздействие низких температур была выше в 5:00 утра, когда мыши бодрствуют, по сравнению с 17:00, когда они обычно спят. Было обнаружено, что эта ранее нераспознанная циркадная восприимчивость к холоду контролируется белком Rev-erb альфа, который является молекулярным компонентом механизма биологических часов организма.
Действительно, мыши, у которых отсутствует альфа-белок Rev-erb, имели аналогичную переносимость холода в течение 24-часового дня, а также утратили физиологический циркадный ритм температуры тела. Коллектив авторов из Пенна представляет широкий круг специалистов, включая тех, кто изучает физиологию бурого жира, радиологию для ПЭТ-сканирования экспериментальных мышей, и основных физиологов, которые исключили дрожь как механизм объяснения полученных результатов.
Команда Пенна пришла к выводу, что Rev-erb alpha действует как фокус для повышения и понижения температуры тела и необходим для установления и поддержания основного температурного ритма тела, обеспечивая при этом способность адаптироваться к требованиям окружающей среды, связанным с непредсказуемыми изменениями температуры окружающей среды.Роль коричневого жираЭффекты Rev-erb alpha были вызваны в основном циркадной регуляцией в коричневой жировой ткани, обычно называемой бурым жиром, «топкой тела».
Клетки коричневого жира, в отличие от белых жировых клеток, производят тепло для тела и, как считается, эволюционировали, чтобы помочь млекопитающим справляться с холодами. Но их роль в генерировании тепла также может быть применена к борьбе с ожирением и диабетом. Считается, что коричневые жировые клетки противодействуют ожирению, сжигая избыточную энергию, запасенную в липидах, но белые жировые клетки накапливают энергию.
Действительно, коричневые жировые клетки содержат множество более мелких капелек липидов и большинство митохондрий (содержащих пигментированные цитохромы, связывающие железо) любого типа клеток, которые делают их коричневыми. Митохондрии — это энергетические фабрики клеток в форме молекулы АТФ.
Мыши, которые подвергаются воздействию холода, значительно лучше чувствуют себя — температура их тела понижается меньше — рано утром, когда альфа-рев-эрба почти нет, по сравнению с поздним днем, когда альфа-рев-эрба в изобилии. Делеция гена Rev-erb? заметно улучшает переносимость холода в 17:00, указывая на то, что устойчивость к холоду связана с более низким уровнем альфа-белка Rev-erb.Более конкретно, включению разобщающего белка 1 (UCP1) при низких температурах предшествует быстрое подавление Rev-erb? в буром жире. Rev-erb альфа репрессирует UCP1 автономно от коричневых жировых клеток — эффект непосредственно в коричневом жире, а не через нервную систему.
Уровни UCP1 бурого жира высоки у мышей без Rev-erb? даже при постоянной температуре окружающей среды. Генетическая потеря Рев-Эрба? также отменяет нормальные ритмы температуры тела и активности бурого жира.
Недавнее открытие коричневой жировой ткани у людей предполагает, что тот же механизм может лежать в основе ежедневных колебаний температуры тела у людей. Хотя снижение температуры тела могло иметь преимущество в выживании во время эволюции, за счет сохранения запасов энергии, когда пищи было мало, в наше время более низкая температура тела и, следовательно, более низкий метаболизм и уменьшение сжигания накопленных жиров во время сна могут способствовать ожирению. проблема.
Знание механизма понижения температуры тела в ночное время может помочь людям сжечь калории во время сна.Эта работа была поддержана Национальным институтом диабета, болезней органов пищеварения и почек (DK45586; F-32 DK095563) и фондом JPB.
Среди других соавторов — Дэн Фенг, Мэтью Эммет, Логан Эверетт, Эмануэль Лоро, Эрика Бриггс, Энн Багге, Кэтрин Хоу, Кристин Феррара, Патрик Сил, Дэниел Прима и Теджвир Хурана, все из Пенсильвании.