Možno si myslíte, že leto je zdravšie. Slnko svieti, máme dostatok vitamínu D a dni sú dlhé. Výsledky výskumu Kodanskej univerzity však naznačujú, že zimné stravovacie návyky sú pre naše metabolické zdravie lepšie ako letné, aspoň ak ste myš.

Vedci skúmali metabolizmus a hmotnosť myší vystavených „zimnému svetlu“ aj „letnému svetlu“. „Zistili sme, že dokonca aj u zvierat, ktoré nemajú sezónne obdobie, vedú rozdiely v počte hodín svetla medzi letom a zimou k rozdielom v energetickom metabolizme. V tomto prípade ide o telesnú hmotnosť, hmotnosť tuku a obsah tuku v pečeni,“ hovorí Lewin Small, ktorý výskum uskutočnil ako postdoktorand v Centre základného metabolického výskumu Nadácie Novo Nordisk na Kodanskej univerzite. Dodáva: „Najvýraznejšie sme to pozorovali u myší vystavených zimným svetelným podmienkam. Tieto myši priberali menej na telesnej hmotnosti a mali nižšiu úroveň obezity. Jedli rytmickejšie počas 24 hodín. To potom viedlo k výhodám pre metabolické zdravie.“ Táto štúdia je prvou svojho druhu, ktorá skúma vplyv denného svetla na metabolizmus myší, ktoré sa nepovažujú za sezónne zvieratá, pretože sa podobne ako ľudia nerozmnožujú len počas určitých ročných období. Zvieratá, ktoré sa rozmnožujú počas určitých ročných období, priberajú pred obdobím rozmnožovania, aby si uchovali energetické rezervy.

Vplyv denného svetla na metabolizmus

Denné svetlo zohráva ústrednú úlohu v ľudskom metabolizme, pretože významne riadi vnútorný biorytmus. Keď svetlo dopadá na oči, telo vysiela signály do vnútorných hodín v mozgu, ktoré potom regulujú rôzne hormóny. Najmä ráno jasné denné svetlo zabezpečuje zníženie produkcie spánkového hormónu melatonínu. Zároveň sa prirodzene zvyšuje hladina kortizolu, vďaka čomu je telo bdelé a aktívne a stimuluje energetický metabolizmus. Vyvážený svetelný a hormonálny rytmus pomáha metabolizmu pracovať rovnomerne, podporuje reguláciu hladiny cukru v krvi a udržiava spaľovanie tukov na správnej ceste. Príliš málo denného svetla, ako je to často v zime alebo počas dlhého pobytu v interiéri, môže tento proces narušiť. Telo zostáva dlhšie v akomsi oddychovom režime, zvyšuje sa únava a metabolizmus sa spomaľuje.

Denné svetlo ovplyvňuje aj produkciu serotonínu, hormónu, ktorý je dôležitý pre náladu aj chuť do jedla. Pri dostatku svetla je hladina serotonínu vyššia, čo zvyšuje celkovú pohodu a môže zabrániť chuti na jedlo. Nedostatok svetla znižuje aktivitu serotonínu, čo spôsobuje, že telo častejšie túži po jedlách bohatých na energiu a sacharidy, čo môže následne ovplyvniť telesnú hmotnosť a metabolizmus. Okrem toho slnečné svetlo zohráva dôležitú úlohu pri tvorbe vitamínu D, ktorý sa podieľa na rôznych metabolických procesoch vrátane metabolizmu cukrov a tukov a svalovej sily. Nedostatok vitamínu D, ktorý je častejší v mesiacoch so slabým osvetlením, môže preto nepriamo prispievať k spomaleniu metabolizmu. Celkovo je zrejmé, že denné svetlo je oveľa viac ako len faktor dobrého videnia. Pôsobí ako kardiostimulátor pre hormóny, energetickú rovnováhu, kvalitu spánku a reguláciu chuti do jedla. Pravidelný pobyt na dostatočnom množstve denného svetla, najmä ráno, nielenže zlepšuje náladu, ale podporuje aj zdravý a aktívny metabolizmus.

Rozdiely v intenzite svetla v lete a v zime môžu ovplyvniť naše stravovacie návyky

Vedcov k uskutočneniu štúdie inšpirovali výrazné rozdiely v dĺžke denného svetla v rôznych regiónoch sveta. „Skúmame vplyv dennej doby na aspekty metabolizmu, ako sú cvičenie, obezita a cukrovka. Väčšina štúdií skúmajúcich tento vzťah však predpokladá, že dĺžka dňa a noci je počas roka rovnaká,“ hovorí Lewin Small. Preto chceli zistiť, čo znamenajú sezónne rozdiely vo svetle pre metabolizmus. Väčšina ľudí na svete žije s minimálne dvojhodinovým rozdielom svetla medzi letom a zimou. „Pochádzam z Austrálie, a keď som sa presťahoval do Dánska, nebol som zvyknutý na veľký rozdiel medzi letom a zimou a zaujímalo ma, ako to môže ovplyvniť cirkadiánne rytmy a metabolizmus,“ hovorí Lewin Small a dodáva: „Preto sme laboratórne myši vystavili rôznym svetelným podmienkam, ktoré predstavujú rôzne ročné obdobia, a merali sme markery metabolického zdravia a cirkadiánneho rytmu u týchto zvierat.“

Keďže výskum sa uskutočnil na myšiach ako pokusných zvieratách, nemožno predpokladať, že to isté platí aj pre ľudí. „Ide o dôkaz princípu. Majú rozdiely v hodinách osvetlenia vplyv na energetický metabolizmus? Áno, majú. Ďalšie štúdie na ľuďoch by mohli ukázať, že zmena vystavenia umelému svetlu v noci alebo prirodzenému svetlu počas celého roka by sa dala využiť na zlepšenie nášho metabolického zdravia,“ hovorí Juleen Zierathová, profesorka v Centre základného výskumu metabolizmu (CBMR) spoločnosti Novo Nordisk a hlavná autorka štúdie. Lewin Small dodáva, že tieto nové zistenia sú dôležité pre pochopenie toho, ako sú stravovacie návyky ovplyvnené svetlom a ročnými obdobiami, čo by nám mohlo pomôcť pochopiť, prečo niektorí ľudia priberajú viac alebo či ľudia priberajú viac v určitých ročných obdobiach. Rozdiely v intenzite svetla medzi letom a zimou by mohli ovplyvniť náš pocit hladu a to, kedy počas dňa pociťujeme hlad.

Čo a koľko jeme, môže zmeniť naše vnútorné hodiny a reakcie hormónov

Predchádzajúci výskum ukázal, že glukokortikoidné hormóny, ako je kortizol, regulujú hladinu cukru a tuku počas 24 hodín odlišne v závislosti od dennej alebo nočnej doby, príjmu potravy a pôstu, odpočinku a aktivity. Štúdia vykonaná na myšiach zistila, že metabolický cyklus závislý od času dňa sa mení vysokokalorickou stravou. Keďže glukokortikoidy sa často používajú na liečbu zápalových ochorení, tieto publikované výsledky Molecular Cell naznačujú, že chudí a obézni pacienti môžu reagovať na liečbu steroidmi odlišne. Nakoniec sa dokazuje biologická funkcia denného rytmu vylučovania hormónov (vysoká pred prebudením a jedlom, nízka počas spánku a nalačno) a denných cyklov ukladania alebo uvoľňovania cukru a tuku pečeňou.

Každá bunka v ľudskom tele je riadená vnútornými hodinami, ktoré sa riadia 24-hodinovým cirkadiánnym rytmom. Je synchronizovaný s prirodzeným denno-nočným cyklom najmä slnečným svetlom, ale aj sociálnymi návykmi. V zdravom systéme sa každé ráno v nadobličkách produkujú glukokortikoidné stresové hormóny. Uvoľňovanie glukokortikoidov dosahuje vrchol pred prebudením a spôsobuje, že telo využíva mastné kyseliny a cukor ako zdroje energie, aby sme mohli začať vykonávať svoje každodenné činnosti. Keď sa cirkadiánny rytmus naruší (napr. prácou na zmeny alebo jet lagom) a/alebo keď sa zmení hladina glukokortikoidov (napr. v dôsledku Cushingovho syndrómu alebo dlhodobého klinického užívania), môže to viesť k hlbokým metabolickým poruchám – ako jeobezita, cukrovka 2. typu a tukové ochorenie pečene. Cieľom výskumníkov preto bolo pochopiť význam týchto denných špičiek v uvoľňovaní stresových hormónov, vplyv týchto hormónov na naše „vnútorné hodiny“ a ich úlohu v denných metabolických cykloch.

Metabolické účinky glukokortikoidov v pečeni

Na preskúmanie metabolických účinkov glukokortikoidov v pečeni výskumníci charakterizovali aktivitu ich receptora, známeho ako glukokortikoidový receptor, pomocou nových vysokoúčinných techník. Pečene myší analyzovali každé štyri hodiny počas dňa a noci. Myši boli buď v normálnom stave, alebo boli kŕmené diétou s vysokým obsahom tuku. Potom použili najmodernejšie technológie z oblasti genomiky, proteomiky a bioinformatiky, aby ukázali, kedy a kde glukokortikoidný receptor uplatňuje svoje metabolické účinky. Vedci skúmali účinky denných výbuchov uvoľňovania glukokortikoidov v 24-hodinovom cykle metabolizmu pečene. Podarilo sa im ukázať, ako glukokortikoidy regulujú metabolizmus odlišne počas hladovania (keď myši spia) a počas kŕmenia (keď sú aktívne) prostredníctvom väzby na genóm v závislosti od času. Okrem toho ukázali, ako je väčšina rytmickej génovej aktivity riadená týmito hormónmi. Keď sa táto kontrola stratí (u tzv. knockoutovaných myší), hladina cukru a tuku v krvi sa zhorší. To vysvetľuje, prečo pečeň reguluje hladinu cukru a tuku v krvi inak počas dňa a inak v noci.

Keďže glukokortikoidný receptor je bežne používanou cieľovou molekulou v imunoterapii, ďalej skúmali jeho genomické účinky po injekcii lieku dexametazón, syntetického glukokortikoidu, ktorý tiež aktivuje tento receptor. „Týmto experimentom,“ vysvetľuje Dr. Fabiana Quagliarini, „sme zistili, že reakcia na liek bola u obéznych myší iná ako u chudých myší. Je to prvýkrát, čo sa ukázalo, že strava mení hormonálne a liekové reakcie metabolických tkanív.“

Dôležité zistenia pre chronomedicínu a liečbu metabolických ochorení

Glukokortikoidy sú skupinou prirodzených a syntetických steroidných hormónov, ako je kortizol, ktoré sa primárne produkujú v kôre nadobličiek. V tele sa riadia prísnym denným rytmom. Hladiny kortizolu sú najvyššie ráno, aby sa telo aktivovalo, a počas dňa klesajú. Tento rytmus je riadený vnútornými hodinami a môže byť ovplyvnený svetlom, stresom alebo spánkom. Glukokortikoidy majú silné protizápalové a imunosupresívne vlastnosti, ktoré sa dajú využiť na kontrolu aktivity imunitného systému. Z tohto dôvodu sa široko používajú v medicíne. Hlavnou nevýhodou je, že glukokortikoidy spôsobujú aj závažné vedľajšie účinky v dôsledku ich schopnosti modulovať metabolizmus cukrov a tukov: u pacientov sa môže vyvinúť obezita, hypertriglyceridémia, tuková pečeň, vysoký krvný tlak alebo diabetes 2. typu.

„Pochopenie toho, ako glukokortikoidy riadia 24-hodinový cyklus génovej aktivity v pečeni, a tým aj hladinu cukru a tukov v krvi, poskytuje nové poznatky pre chronológiu a vývoj metabolických ochorení. Podarilo sa nám opísať nové prepojenie medzi životným štýlom, hormónmi a fyziológiou na molekulárnej úrovni, čo naznačuje, že ľudia s nadváhou môžu reagovať odlišne na denné uvoľňovanie hormónov alebo na lieky s obsahom glukokortikoidov. Tieto mechanizmy tvoria základ pre vývoj budúcich terapeutických prístupov,“ zdôrazňuje profesorka Henriette Uhlenhautová.