Studie legt verband tussen verstoring van het circadiane ritme en obesitas en diabetes

Een nieuw onderzoek gepubliceerd in het Journal of Clinical Investigation heeft het bewijsmateriaal over verstoring van het circadiane ritme, de gezondheid van het metabolisme en genen die een rol spelen in de circadiane bewegingsoutput (klok)cyclus geanalyseerd.

Dagelijkse routines zijn gekoppeld aan de omgeving, wat leidt tot de evolutie van circadiane ritmes. Signalen zoals temperatuur, zonlicht, voedsel en geluid, zogenaamde "zeitgebers", passen circadiane ritmes aan externe omstandigheden aan. Steeds meer bewijsmateriaal koppelt circadiane verstoringen of zeitgebers aan ongunstige effecten op de mens. Een alomvattend overzicht van de relatie tussen metabole gezondheid en circadiane genexpressie ontbreekt. Deze studie vatte bewijsmateriaal van diermodellen samen en vergeleek het met epidemiologische gegevens om het inzicht in de bijdrage van circadiane verstoringen en klokgenexpressie aan metabole gezondheidsgerelateerde pathologieën te verbeteren.

Circadiaanse ritmes in diermodellen

Genetische factoren die het circadiane ritme bij dieren beïnvloeden, werden voor het eerst ontdekt bij de fruitvlieg Drosophila melanogaster. Hieruit bleek dat het periodegen (per) en het eiwit (PER) belangrijk waren voor het circadiane ritme. Verder onderzoek bevestigde deze resultaten en identificeerde aanvullende belangrijke klokgenen, zoals ARNT-like 1 (BMAL1), cryptochroom (CRY) en PER-orthologen (PER1–PER3) in de hersenen en spieren.

Muizen met gemuteerde klokgenen vertoonden gewijzigde eettijden en consumeerden meer calorieën, wat leidde tot het metaboolsyndroom en obesitas, evenals een verminderd activiteitsritme. Vergelijkbare metabolische veranderingen zijn waargenomen in andere muismodellen met mutaties in moleculaire klokcomponenten.

Glucosehomeostase en genexpressie

Glucosehomeostase wordt gereguleerd door specifieke gensignaleringsmechanismen die worden aangestuurd door bepaalde CCG's. De studie toonde aan dat bij muizen met normale BMAL1-expressie in β-cellen van de pancreas, BMAL1/CLOCK-dimeren zich binden aan regulerende plaatsen, wat leidt tot transcriptie van andere targets dan levercellen. Muizen met een verminderde BMAL1-expressie ontwikkelden glucose-intolerantie.

Epidemiologische en bevolkingsstudies

Voorlopig bewijs uit epidemiologische analyses van nachtdienstmedewerkers suggereert dat de metabole gezondheid wordt beïnvloed door circadiane verstoring. De Nurses' Health-studie merkte op dat deelnemers die nachtdiensten draaiden een hogere calorie-inname hadden, korter sliepen en een grotere kans op obesitas hadden.

CCG-genexpressie en circadiane verstoring

Uit een onderzoek onder 18 verpleegkundigen bleek dat ploegendienstmedewerkers minder ritmische genen in hun perifere mononucleaire bloedcellen hadden dan dagdienstmedewerkers. Een ander onderzoek onder 60 verpleegkundigen vond een differentiële expressie van bijna alle CCG's. In een apart onderzoek werden 22 deelnemers onderworpen aan een gedwongen desynchronisatie van 28-urige dagen, waarbij de slaapaanvang elke nacht met vier uur werd verschoven.

Metabole pathologie en CCG-genen

Er is mogelijk een bidirectionele relatie tussen CCG-expressie en metabole gezondheid, aangezien een verslechterende metabole gezondheid de CCG-expressie op een weefselspecifieke manier kan veranderen. Een onderzoek onder 28 obese en 21 slanke vrouwen zonder diabetes toonde een veranderde expressie van verschillende CCG's bij obese personen.

Conclusie

Steeds meer bewijs koppelt de activiteit van klokgenen aan pathologische metabole uitkomsten. De impact van circadiane verstoringen hangt af van de duur en kwaliteit van de blootstelling. Lange periodes van ploegendienst kunnen ervoor zorgen dat interne organen hun normale ritme niet meer kunnen herstellen. Aanvullend onderzoek is nodig om de bewijsbasis te verdiepen en deze relaties beter te begrijpen.