Штучне подовження світлового дня призводить до ожиріння

Голландські вчені продемонстрували механізм, за допомогою якого штучне збільшення світлового дня створює схильність до ожиріння. Виявляється, під дією світла супрахіазматіческое ядро менш активно стимулює бурий жир поглинати і спалювати ліпіди. А чим менше ліпідів спалює бурий жир, тим більше їх відкладається в білому жирі.

Завдяки винаходу електрики ми можемо самі вибирати свій режим і не залежати від зміни світлих і темних періодів дня. Багато людей не сплять ночами - або тому, що такі умови їх роботи, або тому, що їм більше подобається такий режим. Світловий день для стережуть ночами людей як би подовжується - до звичайних світлим годинами доби додаються штучні.

Проведене недавно масштабне дослідження за участю 100 000 жінок показало, що такий спосіб життя шкідливий по досить несподіваним причин: у жінок, які проводили ночі при штучному освітленні (бо чи не спали, або спали в освітленій кімнаті), частіше спостерігалося ожиріння (див. E . McFadden et al., 2018. The Relationship Between Obesity and Exposure to Light at Night: Cross-Sectional Analyses of Over 100,000 Women in the Breakthrough Generations Study). Цим цікавих результатів можна придумати різні пояснення. По-перше, якщо людина вночі знаходиться при світлі, то швидше за все він не спить, тому що спати при світлі воліє тільки невелика частка людей. Можна припустити, що безсонні ночами люди більше їдять (багатьом відомо, що поїсти вночі - це особливе задоволення) або менше рухаються (ніч - не найзручніше час для здійснення пробіжок або відвідування фітнес-клубу).

Але чи може ожиріння виникати не через непрямих ефектів зміни режиму, а через самого по собі збільшення світлового дня? Голландські вчені вирішили провести експеримент на мишах, щоб перевірити, чи не викликає штучне подовження світлового дня якісь зрушення в метаболізмі, через які з`являється схильність до ожиріння.

У вчених були приводи думати, що зміна світлового дня може вплинути на метаболізм. Відомо, що супрахіазматіческое ядро в нашому мозку стежить за світловим циклом і розсилає сигнали на периферію, щоб всі клітини організму могли підлаштувати свій внутрішній годинник. Відповідно до свідчень цього годинника змінюється інтенсивність багатьох важливих процесів - наприклад, поглинання глюкози, яке залежить від чутливості до інсуліну, яка, в свою чергу, змінюється з ходом біологічного годинника (вдень чутливість до інсуліну нижче, ніж вночі). Залежать від часу доби і кількості синтезованих білків, фосфоліпідів і ДНК - параметри, важливі для всіх клітин організму без винятку (вдень процеси синтезу цих молекул йдуть активніше, ніж вночі).

Висновки про те, в якому режимі зараз належить працювати організму, супрахіазматіческое ядро робить на підставі сигналів про освітленість, що приходять від клітин сітківки. Природно було б припустити, що через нічного освітлення супрахіазматіческое ядро впадає в оману і шле клітинам сигнали працювати в «денному» режимі, хоча організму в цей час належить спати. Причому такі сигнали людина, провідний нічний спосіб життя, отримує і вдень, і вночі, і через це у нього може «поплисти» регуляція багатьох процесів.

В експерименті мишей поділили на три групи: у першої групи темне і світлий час доби були рівними за тривалістю, у другій світловий день був подовженим (і тривав 16 годин), а у третій день тривав цілодобово. У мишей спостерігалася схожа ситуація: чим довше був їх світловий день, тим більше жиру у них відкладалося (через 5 тижнів миші, які жили при постійному освітленні, були в півтора рази товще, ніж миші, у яких світловий день дорівнював ночі). Миші могли їсти, скільки хотіли, але виявилося, що миші з 16-годинним світловим днем їли не більше мишей з 12-годинним, а миші, які жили при постійному освітленні, їли взагалі менше всіх. Виходить, ожиріння у них виникало не через переїдання. Загальний час активності у мишей при подовженому світловому дні не зменшувалася, так що і недолік руху не був причиною збільшення ваги.

Залишилося знайти механізм, за допомогою якого довжина світлового дня могла б впливати на метаболізм. Чи не доводилося сумніватися, що в цьому бере участь супрахіазматіческое ядро як головний рітмоводітеля організму. Опосередковано ця область мозку впливає на всі клітини організму, але прямих зв`язків вона утворює не так багато. Примітно, що супрахіазматіческое ядро прямо пов`язане нервовими шляхами з бурим жиром - тканиною, яка спалює ліпіди для того, щоб отримувати тепло і зігрівати організм. На відміну від клітин білого жиру, який запасає ліпіди, клітини бурого жиру активно спалюють ці молекули в своїх численних мітохондріях. Цікаво, що клітини бурого жиру відбуваються з тих же попередників, що і м`язові клітини, і в якомусь сенсі нагадують їх: вони теж повинні не запасати, а переробляти запаси, виробляючи тепло (а м`язові клітини виробляють корисну роботу).

Вчені припустили, що при подовженні світлового дня супрахіазматіческое ядро неправильно регулює роботу бурого жиру, і він спалює не так багато ліпідів, як міг би. Щоб перевірити свою гіпотезу, вчені простежили за міченими молекулами ліпідів в організмах піддослідних тварин. Виявилося, що при подовженні світлового дня бурий жир поглинає з крові менше ліпідів. Щоб перевірити роль супрахіазматичного ядра в цьому процесі, вчені перерізали у піддослідних тварин нервові шляхи від цієї частини мозку до бурому жиру. Після такої операції бурий жир став поглинати в п`ять разів менше ліпідів з крові. Виходить, сигнали від супрахіазматичного ядра стимулюють бурий жир поглинати ліпіди. Днем таких сигналів надходить менше (в нормі бурий жир повинен спалювати ліпіди вночі, коли холодніше). А якщо бурий жир поглинає менше ліпідів, то великі їх кількості відкладуться в звичайному, білому жирі.

Крім того, в світлий час доби в буром жирі зменшувалася експресія термогеніна, а також зменшувалася активація ферменту гормон-чутливої ліпази. Виходить, що днем бурий жир не тільки поглинає менше ліпідів, але і спалює їх менш активно. І експресія термогеніна, і активація гормон-чутливої ліпази залежали від норадреналінових сигналів, що надходять від супрахіазматичного ядра. Тобто чим довший світловий день, тим менше ліпідів спалює бурий жир і тим більше їх запасає білий жир. Таким чином довжина світлового дня впливає на темпи накопичення жирових запасів.

Слід ще згадати, що протягом року світловий день природним чином змінюється тим сильніше, чим далі від екватора знаходиться точка нашої планети. У грудні, наприклад, на південному полюсі (і в його околицях південніше 23,5 градусів південної широти) день триває цілодобово (а на північному полюсі в цьому місяці, навпаки, сонця взагалі не видно). У людей, які живуть в таких умовах, хід внутрішнього годинника порушується, і може проявлятися стійкість до інсуліну і підвищуватися кількість тригліцеридів (один з типів ліпідів), що циркулюють в крові (див .: J. Arendt, 2018. Biological rhythms during residence in polar regions).

Ці фактори можуть сприяти ожирінню, але точних даних про те, схильні до нього полярники, які працюють з «порушеними годинами», у нас немає. Через важкі умови життя на полюсах люди, навпаки, швидше за втрачають вагу. У будь-якому випадку, зміна ваги - це не головна проблема тих, хто працює в умовах полярної ночі або полярного дня-набагато неприємніше для них порушення сну і депресивні розлади (подібні зі звичайними сезонними депресіями, см. Seasonal affective disorder). Тому в необхідності регулювати довжину світлового дня штучним чином в таких випадках, коли ситуація далека від нормальної, ніхто не сумнівається.

джерело: S. Kooijman et al. Prolonged daily light exposure increases body fat mass through attenuation of brown adipose tissue activity // PNAS. DOI: 10.1073 / pnas.1504239112.

Юлія Кондратенко