Mogłoby się wydawać, że lato jest zdrowsze. Słońce świeci, otrzymujemy mnóstwo witaminy D, a dni są długie. Jednak wyniki badań przeprowadzonych na Uniwersytecie w Kopenhadze sugerują, że zimowe nawyki żywieniowe są lepsze dla naszego zdrowia metabolicznego niż letnie nawyki żywieniowe, przynajmniej jeśli jesteś myszą.

Naukowcy badali metabolizm i wagę myszy narażonych zarówno na „światło zimowe”, jak i „światło letnie”. „Odkryliśmy, że nawet u zwierząt nie sezonowych, różnice w godzinach światła między latem a zimą prowadzą do różnic w metabolizmie energetycznym. W tym przypadku chodzi o masę ciała, masę tłuszczu i zawartość tłuszczu w wątrobie” – mówi Lewin Small, który prowadził badania jako pracownik podoktorancki w Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research na Uniwersytecie w Kopenhadze. Dodaje: „Zaobserwowaliśmy to przede wszystkim u myszy narażonych na zimowe warunki oświetleniowe. Myszy te przybierały mniej na wadze i miały niższy poziom otyłości. Jadły bardziej rytmicznie w ciągu 24 godzin. Doprowadziło to do korzyści dla zdrowia metabolicznego”. Badanie jest pierwszym tego rodzaju, które bada wpływ godzin dziennych na metabolizm myszy, które nie są uważane za zwierzęta sezonowe, ponieważ, podobnie jak ludzie, nie rozmnażają się tylko w określonych porach roku. Zwierzęta, które rozmnażają się w określonych porach roku, przybierają na wadze przed sezonem lęgowym, aby zachować rezerwy energii.

Godziny dzienne wpływają na metabolizm

Światło dzien ne odgrywa kluczową rolę w ludzkim metabolizmie, ponieważ znacząco kontroluje wewnętrzny biorytm. Kiedy światło pada na oczy, ciało wysyła sygnały do wewnętrznego zegara w mózgu, który następnie reguluje różne hormony. W szczególności rano jasne światło dzienne zapewnia zmniejszenie produkcji hormonu snu – melatoniny. Jednocześnie poziom kortyzolu naturalnie wzrasta, co sprawia, że ciało jest rozbudzone i aktywne oraz stymuluje metabolizm energetyczny. Dobrze zbilansowany rytm światła i hormonów pomaga metabolizmowi pracować równomiernie, wspiera regulację poziomu cukru we krwi i utrzymuje spalanie tłuszczu na właściwym torze. Zbyt mała ilość światła dziennego, co często ma miejsce zimą lub podczas długich okresów przebywania w pomieszczeniach, może zakłócić ten proces. Ciało dłużej pozostaje w stanie spoczynku, wzrasta zmęczenie, a metabolizm zwalnia.

Światło dzienne wpływa również na produkcję serotoniny, hormonu ważnego zarówno dla nastroju, jak i apetytu. Przy wystarczającej ilości światła poziom serotoniny jest wyższy, co poprawia ogólne samopoczucie i może zapobiegać apetytowi. Brak światła zmniejsza aktywność serotoniny, powodując, że organizm częściej pragnie pokarmów bogatych w energię i węglowodany, co z kolei może wpływać na masę ciała i metabolizm. Ponadto światło słoneczne odgrywa ważną rolę w tworzeniu witaminy D, która jest zaangażowana w różne procesy metaboliczne, w tym metabolizm cukrów i tłuszczów oraz siłę mięśni. Niedobór witaminy D, który jest bardziej powszechny w miesiącach o słabym nasłonecznieniu, może zatem pośrednio przyczyniać się do spowolnienia metabolizmu. Ogólnie rzecz biorąc, jasne jest, że światło dzienne jest czymś więcej niż tylko czynnikiem wpływającym na dobry wzrok. Działa ono jako stymulator hormonów, równowagi energetycznej, jakości snu i regulacji apetytu. Regularna ekspozycja na wystarczającą ilość światła dziennego, zwłaszcza rano, nie tylko poprawia nastrój, ale także wspiera zdrowy, aktywny metabolizm.

Różnice w intensywności światła między latem a zimą mogą wpływać na nasze nawyki żywieniowe

Naukowcy zostali zainspirowani do przeprowadzenia badania ze względu na znaczne różnice w godzinach dziennych w różnych regionach świata. „Badamy wpływ pory dnia na aspekty metabolizmu, takie jak ćwiczenia, otyłość i cukrzyca. Jednak większość badań badających ten związek zakłada, że długość dnia i nocy jest taka sama przez cały rok” – mówi Lewin Small. Dlatego chcieli dowiedzieć się, co sezonowe różnice w oświetleniu oznaczają dla metabolizmu. Większość ludzi na świecie żyje z co najmniej dwugodzinną różnicą światła między latem a zimą. „Pochodzę z Australii, a kiedy przeprowadziłem się do Danii, nie byłem przyzwyczajony do dużej różnicy między latem a zimą i byłem zainteresowany tym, jak może to wpływać na rytm dobowy i metabolizm” – mówi Lewin Small, dodając: „Wystawiliśmy więc myszy laboratoryjne na różne warunki oświetleniowe reprezentujące różne pory roku i zmierzyliśmy markery zdrowia metabolicznego i rytmu okołodobowego u tych zwierząt”.

Ponieważ badania przeprowadzono na myszach jako zwierzętach testowych, nie można zakładać, że to samo dotyczy ludzi. „Jest to dowód potwierdzający zasadę. Czy różnice w godzinach światła wpływają na metabolizm energetyczny? Tak, mają. Dalsze badania na ludziach mogą wykazać, że zmiana naszej ekspozycji na sztuczne światło w nocy lub naturalne światło przez cały rok może być wykorzystana do poprawy naszego zdrowia metabolicznego” – mówi Juleen Zierath, profesor w Novo Nordisk Center for Basic Metabolism Research (CBMR) i główny autor badania. Lewin Small dodaje, że te nowe odkrycia są ważne dla zrozumienia, w jaki sposób światło i pory roku wpływają na nawyki żywieniowe, co może pomóc nam zrozumieć, dlaczego niektórzy ludzie przybierają na wadze więcej lub czy ludzie przybierają na wadze więcej w określonych porach roku. Różnice w intensywności światła między latem a zimą mogą wpływać na nasze poczucie głodu i na to, kiedy odczuwamy głód w ciągu dnia.

To, co i ile jemy, może zmieniać nasz wewnętrzny zegar i reakcje hormonalne.

Wcześniejsze badania wykazały, że hormony glukokortykoidowe, takie jak kortyzol, regulują poziom cukru i tłuszczu w różny sposób w ciągu 24 godzin, w zależności od pory dnia lub nocy, spożycia pokarmu i postu, odpoczynku i aktywności. Badanie przeprowadzone na myszach wykazało, że cykl metaboliczny zależny od pory dnia jest zmieniany przez dietę wysokokaloryczną. Ponieważ glikokortykoidy są często stosowane w leczeniu chorób zapalnych, wyniki opublikowane przez Molecular Cell sugerują, że pacjenci szczupli i otyli mogą różnie reagować na terapię sterydami. Wreszcie, wykazano biologiczną funkcję dziennego rytmu wydzielania hormonów (wysoki przed przebudzeniem i jedzeniem, niski podczas snu i na czczo) oraz dzienne cykle magazynowania lub uwalniania cukru i tłuszczu przez wątrobę.

Każda komórka w ludzkim ciele jest kontrolowana przez wewnętrzny zegar, który podąża za 24-godzinnym rytmem dobowym. Jest on zsynchronizowany z naturalnym cyklem dzień-noc głównie przez światło słoneczne, ale także przez nawyki społeczne. W zdrowym organizmie hormony stresu glukokortykoidy są produkowane przez nadnercza każdego ranka. Uwalnianie glukokortykoidów osiąga szczyt przed przebudzeniem i powoduje, że organizm wykorzystuje kwasy tłuszczowe i cukier jako źródła energii, abyśmy mogli rozpocząć codzienne czynności. Gdy rytm okołodobowy jest zakłócony (np. przez pracę zmianową lub jet lag) i/lub gdy zmienia się poziom glukokortykoidów (np. z powodu zespołu Cushinga lub długotrwałego stosowania klinicznego), może to prowadzić do poważnych zaburzeń metabolicznych – takich jakotyłość, cukrzyca typu 2 i stłuszczenie wątroby. Celem naukowców było zatem zrozumienie znaczenia tych codziennych szczytów uwalniania hormonów stresu, wpływu tych hormonów na nasz „wewnętrzny zegar” oraz ich roli w codziennych cyklach metabolicznych.

Metaboliczny wpływ glukokortykoidów w wątrobie

Aby zbadać metaboliczne skutki glukokortykoidów w wątrobie, naukowcy scharakteryzowali aktywność ich receptora, znanego jako receptor glukokortykoidowy, przy użyciu nowych technik o wysokiej przepustowości. Analizowali wątroby myszy co cztery godziny w ciągu dnia i nocy. Myszy były albo w normalnym stanie, albo karmione dietą wysokotłuszczową. Następnie wykorzystali najnowocześniejsze technologie z dziedziny genomiki, proteomiki i bioinformatyki, aby pokazać, kiedy i gdzie receptor glukokortykoidowy wywiera swoje działanie metaboliczne. Naukowcy zbadali skutki codziennego uwalniania glukokortykoidów w 24-godzinnym cyklu metabolizmu wątroby. Byli w stanie pokazać, w jaki sposób glukokortykoidy regulują metabolizm inaczej na czczo (gdy myszy śpią) i podczas karmienia (gdy są aktywne) poprzez zależne od czasu wiązanie z genomem. Ponadto wykazali, w jaki sposób większość rytmicznej aktywności genów jest kontrolowana przez te hormony. Kiedy ta kontrola zostaje utracona (u tzw. myszy knockout), poziom cukru i tłuszczu we krwi jest zaburzony. Wyjaśnia to, dlaczego wątroba reguluje poziom cukru i tłuszczu we krwi inaczej w ciągu dnia i w nocy.

Ponieważ receptor glukokortykoidowy jest powszechnie stosowaną cząsteczką docelową w immunoterapii, następnie zbadano jego skutki genomowe po wstrzyknięciu deksametazonu, syntetycznego glukokortykoidu, który również aktywuje ten receptor. „W tym eksperymencie”, wyjaśnia dr Fabiana Quagliarini, „odkryliśmy, że odpowiedź na lek była inna u myszy otyłych niż u myszy szczupłych. Po raz pierwszy wykazano, że dieta zmienia hormonalne i farmakologiczne reakcje tkanek metabolicznych”.

Ważne odkrycia dla chronomedycyny i leczenia chorób metabolicznych

Glikokortykoidy to grupa naturalnych i syntetycznych hormonów steroidowych, takich jak kortyzol, które są produkowane głównie w korze nadnerczy. W organizmie podlegają one ścisłemu rytmowi dobowemu. Poziom kortyzolu jest najwyższy rano, aby aktywować organizm i spada w ciągu dnia. Rytm ten jest kontrolowany przez wewnętrzny zegar i może na niego wpływać światło, stres lub wzorce snu. Glikokortykoidy mają silne właściwości przeciwzapalne i immunosupresyjne, które mogą być wykorzystywane do kontrolowania aktywności układu odpornościowego. Z tego powodu są one szeroko stosowane w medycynie. Główną wadą jest to, że glikokortykoidy powodują również poważne skutki uboczne ze względu na ich zdolność do modulowania metabolizmu cukru i tłuszczu: u pacjentów może rozwinąć się otyłość, hipertriglicerydemia, stłuszczenie wątroby, wysokie ciśnienie krwi lub cukrzyca typu 2.

„Zrozumienie, w jaki sposób glukokortykoidy kontrolują 24-godzinny cykl aktywności genów w wątrobie, a tym samym poziom cukru i tłuszczu we krwi, zapewnia nowy wgląd w chronomedycynę i rozwój chorób metabolicznych. Byliśmy w stanie opisać nowy związek między stylem życia, hormonami i fizjologią na poziomie molekularnym, co sugeruje, że osoby z nadwagą mogą inaczej reagować na codzienne uwalnianie hormonów lub na leki glukokortykoidowe. Mechanizmy te stanowią podstawę do opracowania przyszłych podejść terapeutycznych” – podkreśla prof. Henriette Uhlenhaut.