この概日リズムの肝臓遺伝子が、深夜や深夜のおやつの後も体がスムーズに機能し続けるのにどのように役立つか

この概日リズムの肝臓遺伝子が、深夜や深夜のおやつの後も体がスムーズに機能し続けるのにどのように役立つか
私たちの概日リズムは私たちの健康の重要な側面です。
kanyanat wongsa / Shutterstock

Every living human is controlled by an internal “clock” which drives our circadian rhythm – the natural internal process that regulates our sleep-wake cycle during a 24-hour period.すべての生きている人間は、概日リズムを駆動する内部の「時計」によって制御されています。これは、XNUMX時間の睡眠と覚醒のサイクルを調節する自然な内部プロセスです。 This internal clock controls most of our body processes over this period, including our sleep cycle, digestion, metabolism, appetite and immunity.この内部時計は、睡眠サイクル、消化、代謝、食欲、免疫など、この期間のほとんどの体のプロセスを制御します。

External light levels, eating times and physical activity all act to keep the body clock synchronised to the external environment.外部の光のレベル、食事の時間、および身体活動はすべて、体内時計を外部環境に同期させるように機能します。 Every cell in our body also has its own clock, which helps keep these processes working so seamlessly.私たちの体のすべての細胞には独自の時計もあり、これらのプロセスをシームレスに機能させるのに役立ちます。 For example, clocks in individual tissues, such as the liver, work to ensure timely supply of energy to the rest of the body.たとえば、肝臓などの個々の組織の時計は、体の残りの部分にタイムリーにエネルギーを供給するように機能します。

But our circadian rhythm can be disrupted by any number of factors, including going to bed later than usual, or eating late at night.しかし、私たちの概日リズムは、通常より遅く寝る、夜遅くに食べるなど、さまざまな要因によって混乱する可能性があります。 While occasional disruptions are no cause for alarm, research shows that long-term circadian rhythm disruption can cause poor health.時折の混乱は警戒の原因ではありませんが、研究によると、長期の概日リズムの混乱は健康状態を悪化させる可能性があります。 For example, many studies have found that regular shift work increases theたとえば、多くの研究では、定期的な交代勤務が 肥満のリスク2型糖尿病。 And unfortunately,そして残念ながら、 概日リズムの乱れ 光害、騒音、電子機器のおかげで、私たちの社会ではますます一般的になっています。これらはすべて、これらの慢性的な健康状態の事例を増やす可能性があります。

But why is the body able to manage one-off instances of circadian rhythm disruption – such as staying up late on the weekend, or eating a late-night meal – without any health consequences?しかし、なぜ体は、健康に影響を与えることなく、週末の夜更かしや深夜の食事など、概日リズムの乱れのXNUMX回限りの事例を管理できるのでしょうか。 Our私たちの 最近の作品 概日リズムが代謝プロセスをどのように制御して、私たちの毎日の食物摂取パターンに一致させるかを調べることが答えです。

肝遺伝子「時計」

One important component of our body clock is a protein called REVERBα.私たちの体内時計の重要な要素のXNUMXつは、REVERBαと呼ばれるタンパク質です。 It is one of the network of proteins which keeps our body clock “ticking” in each organ of the body.これは、私たちの体内時計を体の各器官で「刻み」続けるタンパク質のネットワークのXNUMXつです。 However, natural genetic variation of the REVERBα gene isただし、REVERBα遺伝子の自然な遺伝的変異は 肥満にリンク in humans.人間で。 Research has also found that mice研究はまた、マウスが 遺伝子を欠いている すべての組織で、臓器内およびその周辺に脂肪が蓄積し、脂肪の多い食事を与えると非常に肥満になる可能性があります。

We wanted to study more closely the action of REVERBα in the liver, as the liver is critical for maintaining energy balance, and its function is highly circadian, to cope with fasting during sleep.肝臓はエネルギーバランスを維持するために重要であり、その機能は睡眠中の絶食に対処するために非常に概日リズムであるため、肝臓におけるREVERBαの作用をより詳細に研究したかった。 To do this, we used a new type of genetically modified mouse with theこれを行うために、私たちは新しいタイプの遺伝子改変マウスを使用しました REVERBα遺伝子が削除されました 肝臓でのみ。

To our surprise, we discovered that deleting REVERBα has relatively little impact.驚いたことに、REVERBαを削除しても影響は比較的少ないことがわかりました。 In particular, we didn't see the accumulation of fat in the liver that we were expecting, and which is seen in animals which lack REVERBα in all tissues.特に、私たちが期待していた肝臓での脂肪の蓄積は見られませんでした。これは、すべての組織でREVERBαを欠いている動物で見られます。 However, when we mapped liver genes that were likely to be under the control of REVERBα, we found thousands – including genes that are major regulators of energy and fat metabolism.しかし、REVERBαの制御下にある可能性が高い肝臓遺伝子をマッピングすると、エネルギーと脂肪代謝の主要な調節因子である遺伝子を含む数千の遺伝子が見つかりました。

So we had a paradox: a circadian clock regulator with an extensive range of targets in the liver, yet it was not essential for normal liver function.そのため、パラドックスがありました。肝臓に広範囲のターゲットを持つ概日時計レギュレーターですが、正常な肝機能には必須ではありませんでした。 This raised two important issues.これはXNUMXつの重要な問題を提起しました。 First, that under normal conditions REVERBα is ready, but not required to regulate fat metabolism.まず、通常の状態ではREVERBαの準備ができていますが、脂肪代謝を調節する必要はありません。 And second, that the earlier findings linking REVERBα to obesity (and to the accumulation of fat in multiple organs) might actually arise from body-wide cues.そして第二に、REVERBαを肥満(および複数の臓器における脂肪の蓄積)に関連付ける以前の発見は、実際には体全体の手がかりから生じる可能性があるということです。

Specifically, we thought that eating at unexpected times may be the cause for obesity.具体的には、思いがけない時に食べることが肥満の原因かもしれないと考えました。 This is because mice lacking REVERBα throughout their body had an irregular eating pattern, especially feeding during their rest, or sleep period.これは、全身にREVERBαがないマウスは、特に休息中や睡眠中に摂食するなど、不規則な摂食パターンを示したためです。

To test this idea, we analysed what happened when mice with REVERBα deleted in the liver were subjected to disrupted feeding schedules, rather like how shift work disrupts eating schedules.この考えをテストするために、肝臓でREVERBαが削除されたマウスが、交代勤務が摂食スケジュールをどのように混乱させるかではなく、摂食スケジュールを混乱させたときに何が起こったかを分析しました。 Here, we discovered that disordered feeding caused a major change in the expression of genes that control fat metabolism – but only when REVERBα was deleted from the liver.ここで、摂食障害が脂肪代謝を制御する遺伝子の発現に大きな変化を引き起こすことを発見しましたが、それはREVERBαが肝臓から削除された場合のみです。 This suggests that REVERBα acts to smooth out the effects of disordered eating, as shown in our diagram below.これは、下の図に示すように、REVERBαが摂食障害の影響を滑らかにするように作用することを示唆しています。

REVERBαが概日リズムを止める方法「混乱」

REVERBαが概日リズムを止める方法「混乱」
ダニエルケイ
, 著者提供

In this way, all the internal clocks embedded in our body's tissues serve to protect against occasional changes in behaviour (such as the odd late-night meal).このように、私たちの体の組織に埋め込まれているすべての内部時計は、行動の時折の変化(奇妙な深夜の食事など)から保護するのに役立ちます。 However, when we are constantly doing things that go against our natural circadian rhythm – such as always eating late, or working night shifts – this protective system is overwhelmed, leading to obesity and diabetes.しかし、いつも夜遅くに食事をしたり、夜勤をしたりするなど、自然な概日リズムに反することを常に行っていると、この保護システムは圧倒され、肥満や糖尿病につながります。

Our study therefore highlights the importance of eating meals in sync with the body clock, during the day.したがって、私たちの研究は、日中、体内時計と同期して食事をすることの重要性を強調しています。 To keep our liver clock ticking – and to keep our whole circadian rhythm working properly – it's important to develop an eating schedule that has a clear separation between the fed period (typically during the day), and the fasted period (typically during the night).肝臓の時計を刻み続けるために、そして概日リズム全体を適切に機能させるために、摂食期間(通常は日中)と絶食期間(通常は夜間)を明確に分離した食事スケジュールを作成することが重要です。 。 This is hard for shift workers, depending on shift schedule, so strategies to help are urgently needed.シフトスケジュールによっては、これはシフト労働者にとって難しいため、支援する戦略が緊急に必要です。会話

著者について

内分泌学教授デビッド・レイ、 オックスフォード大学; David Bechtold、生理学教授、 マンチェスター大学、および内分泌学および糖尿病の講師であるルイーズ・ハンター、 マンチェスター大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.


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