การศึกษาวิจัยเชื่อมโยงการหยุดชะงักของจังหวะชีวภาพกับโรคอ้วนและเบาหวาน

การศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Clinical Investigationได้ตรวจสอบหลักฐานของการหยุดชะงักของจังหวะชีวภาพ สุขภาพการเผาผลาญ และยีนของวงจรการทำงานของการเคลื่อนไหว (นาฬิกา) ของจังหวะชีวภาพ

กิจวัตรประจำวันของชีวิตประจำวันมีความเชื่อมโยงกับสิ่งแวดล้อม ส่งผลให้จังหวะชีวภาพพัฒนาขึ้น สัญญาณต่างๆ เช่น อุณหภูมิ แสงแดด อาหาร และเสียง เรียกว่า "zeitgebers" จะทำให้จังหวะชีวภาพปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมภายนอก มีหลักฐานเพิ่มมากขึ้นที่เชื่อมโยงการหยุดชะงักของจังหวะชีวภาพกับผลลัพธ์ที่ไม่พึงประสงค์ของมนุษย์ การตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างสุขภาพของระบบเผาผลาญและการแสดงออกของยีนในร่างกายอย่างครอบคลุมยังขาดอยู่ การศึกษาครั้งนี้สรุปและเปรียบเทียบหลักฐานจากแบบจำลองสัตว์กับข้อมูลทางระบาดวิทยาเพื่อปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับการมีส่วนสนับสนุนของการหยุดชะงักของจังหวะชีวภาพและการแสดงออกของยีนในร่างกายต่อพยาธิสภาพที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพของระบบเผาผลาญ

จังหวะชีวภาพในแบบจำลองสัตว์

ตัวขับเคลื่อนทางพันธุกรรมของจังหวะชีวภาพในสัตว์ถูกค้นพบครั้งแรกในแมลงวันผลไม้ Drosophila melanogaster ซึ่งแสดงให้เห็นว่ายีนประจำเดือน (per) และโปรตีน (PER) มีความสำคัญต่อจังหวะชีวภาพ การศึกษาเพิ่มเติมยืนยันผลลัพธ์เหล่านี้และระบุยีนนาฬิกาชีวภาพสำคัญเพิ่มเติม เช่น ยีน ARNT-like 1 ของสมองและกล้ามเนื้อ (BMAL1) คริปโตโครม (CRY) และออร์โธล็อก PER (PER1–PER3)

หนูที่มียีนนาฬิกาชีวภาพกลายพันธุ์จะมีการเปลี่ยนแปลงเวลาการรับประทานอาหารและบริโภคแคลอรีมากขึ้น ส่งผลให้เกิดโรคเมตาบอลิกซินโดรมและโรคอ้วน รวมถึงมีจังหวะกิจกรรมที่ลดลง การเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมที่คล้ายกันนี้พบได้ในหนูรุ่นอื่นที่มีการกลายพันธุ์ในส่วนประกอบของนาฬิกาชีวภาพโมเลกุล

การรักษาสมดุลของกลูโคสและการแสดงออกของยีน

การรักษาสมดุลของกลูโคสได้รับการควบคุมโดยกลไกการส่งสัญญาณยีนเฉพาะที่ควบคุมโดย CCG บางชนิด การศึกษาแสดงให้เห็นว่าในหนูที่มีการแสดงออกของ BMAL1 ปกติในเซลล์เบต้าของตับอ่อน ไดเมอร์ BMAL1/CLOCK จะจับกับตำแหน่งควบคุม ทำให้เกิดการถอดรหัสของเป้าหมายอื่นที่ไม่ใช่เซลล์ตับ หนูที่มีการแสดงออกของ BMAL1 ที่บกพร่องจะเกิดภาวะไม่ทนต่อกลูโคส

การศึกษาทางระบาดวิทยาและประชากร

หลักฐานเบื้องต้นจากการวิเคราะห์ทางระบาดวิทยาของพนักงานกะกลางคืนชี้ให้เห็นว่าสุขภาพของระบบเผาผลาญจะเปลี่ยนแปลงไปจากการหยุดชะงักของจังหวะชีวิต การศึกษาของ Nurses' Health ระบุว่าผู้เข้าร่วมที่ทำงานกะกลางคืนมีปริมาณแคลอรี่ที่บริโภคเพิ่มขึ้น ระยะเวลาการนอนหลับสั้นลง และมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคอ้วนมากขึ้น

การแสดงออกของยีน CCG และการรบกวนจังหวะชีวิตประจำวัน

การศึกษาพยาบาล 18 คนพบว่าพนักงานกะมียีนที่ควบคุมจังหวะในเซลล์โมโนนิวเคลียร์ในเลือดส่วนปลายน้อยกว่าพนักงานกะกลางวัน การศึกษาอื่นที่ทำกับพยาบาล 60 คนพบว่าการแสดงออกของ CCG เกือบทั้งหมดแตกต่างกัน ในการศึกษาแยกกัน ผู้เข้าร่วม 22 คนถูกทำให้ต้องนอนหลับไม่เป็นเวลา 28 ชั่วโมงต่อวันโดยบังคับให้เริ่มนอนใหม่สี่ชั่วโมงทุกคืน

พยาธิวิทยาการเผาผลาญและยีน CCG

อาจมีความสัมพันธ์แบบสองทิศทางระหว่างการแสดงออกของ CCG กับสุขภาพการเผาผลาญที่แย่ลง เนื่องจากสุขภาพการเผาผลาญที่แย่ลงอาจทำให้การแสดงออกของ CCG เปลี่ยนแปลงไปในลักษณะเฉพาะเนื้อเยื่อ การศึกษาวิจัยครั้งหนึ่งที่ทำกับผู้หญิงอ้วน 28 คนและผู้หญิงผอม 21 คนโดยไม่ได้เป็นเบาหวาน พบว่าการแสดงออกของ CCG ต่างๆ เปลี่ยนแปลงไปในบุคคลอ้วน

บทสรุป

หลักฐานที่เพิ่มมากขึ้นเชื่อมโยงกิจกรรมของยีนนาฬิกากับผลลัพธ์ของการเผาผลาญที่ผิดปกติ ผลกระทบของสารที่รบกวนจังหวะการทำงานของร่างกายขึ้นอยู่กับระยะเวลาและคุณภาพของการสัมผัส การทำงานเป็นกะเป็นเวลานานอาจทำให้ระบบอวัยวะภายในไม่สามารถฟื้นฟูจังหวะปกติได้ จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อขยายฐานหลักฐานและปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์เหล่านี้