Vědci zjistili, že délka denního světla ovlivňuje hladinu opioidních receptorů v hnědé tukové tkáni. Jak se denní světlo zkracuje, aktivita receptorů se zvyšuje. Podobný jev se vyskytuje i v mozku. Oba jevy pomáhají lidem i zvířatům přizpůsobit se sezónním změnám.

Význam hnědého tuku

Jak se sezóna stává temnější a chladnější, hnědá tuková tkáň zvířat začíná růst. Tato tkáň účinně a rychle generuje teplo a reguluje chuť k jídlu. Hnědá tuková tkáň se vyskytuje i u lidí. Je zodpovědná za spalování energie a její přeměnu na teplo. Tento proces se nazývá termogeneze a pomáhá tělu regulovat jeho teplotu, zejména v chladných podmínkách. Hnědá tuková tkáň obsahuje obzvláště vysoký počet mitochondrií– „energetických elektráren“ buněk –, které jí dodávají charakteristickou tmavou barvu. U lidí je hnědá tuková tkáň nejvýraznější u novorozenců, protože ti ještě nejsou schopni sami účinně regulovat svou tělesnou teplotu. U dospělých se vyskytuje pouze v malém množství, ale i tak hraje důležitou roli v metabolismu a energetickém výdeji.

Hnědá tuková tkáň hraje nejen důležitou roli při produkci tepla, ale zdá se, že je také úzce spjata s biologickými rytmy těla. Studie ukazují, že její aktivitu ovlivňují vnější podněty, jako je světlo, teplota a délka dne. Tyto faktory řídí cirkadiánní rytmus – vnitřní biologické hodiny organismu, které regulují spánek, produkci hormonů, metabolismus a energetický výdej. Hnědá tuková tkáň disponuje vlastními mechanismy molekulárních hodin a podléhá denním výkyvům, které ovlivňují její schopnost produkovat teplo a využívat energii. Vědci proto předpokládají, že tato tkáň je součástí komplexní sítě, prostřednictvím které se organismus přizpůsobuje denním a sezónním změnám. Změny v délce denního světla by mohly ovlivnit nejen aktivitu hnědého tuku, ale také metabolismus, chuť k jídlu, tělesnou hmotnost a možná dokonce i náladu a pocit pohody. V důsledku toho se hnědý tuk stále více stává předmětem zájmu chronobiologie, která studuje, jak jsou biologické procesy řízeny vnitřními a vnějšími časovými strukturami.

Nové terapie obezity

Význam hnědé tukové tkáně pro zdraví se stále více stává předmětem výzkumu. Na rozdíl od bílé tukové tkáně, která ukládá přebytečnou energii a je častější u osob s nadváhou, buňky hnědého tuku spalují energii za účelem výroby tepla. Tím nejen pomáhají udržovat tělesnou teplotu, ale také ovlivňují celkovou energetickou rovnováhu těla. Vědci proto předpokládají, že větší aktivace hnědé tukové tkáně by mohla pomoci v boji proti obezitě a souvisejícím metabolickým onemocněním.

Studie Univerzitní nemocnice v Bonnu dokládá, jak velký zájem o tuto tkáň panuje. Vědci identifikovali protein EPAC1 jako klíčový regulátor růstu a aktivity hnědé tukové tkáně. Experimenty ukázaly, že EPAC1 podporuje tvorbu hnědých tukových buněk a může dokonce napomáhat vývoji takzvaných béžových tukových buněk v rámci bílé tukové tkáně. Tyto buňky mají vlastnosti podobné vlastnostem hnědých tukových buněk a také dokážou spalovat energii. Vědci rovněž dokázali, že tato signální dráha je aktivní nejen u myší, ale i v lidských tukových buňkách.

V dlouhodobém horizontu doufají vědci, že tyto poznatky využijí k vývoji nových terapií obezity. Jelikož samotná strava a cvičení často nestačí k udržitelnému úbytku hmotnosti, hledají vědci způsoby, jak cíleně zvýšit energetický výdej organismu. Hnědý tuk je v tomto ohledu považován za obzvláště slibný přístup, protože dokáže uvolňovat přebytečnou energii ve formě tepla. Zjištění z Bonnu tak ukazují, že hnědý tuk je mnohem více než jen tkáň pro termoregulaci – v budoucnu by mohl hrát důležitou roli také při léčbě metabolických onemocnění. V této souvislosti roste také zájem o biologické faktory, které řídí aktivitu hnědého tuku. Patří mezi ně nejen teplota a strava, ale zřejmě také délka denního světla a vnitřní biologické rytmy těla.

Jak denní světlo ovlivňuje hnědý tuk

Právě touto otázkou se zabývala studie provedená Turku PET Centre ve Finsku. Výzkum vychází z poznatků chronobiologie, které naznačují, že četné metabolické procesy jsou řízeny vnitřními biologickými hodinami. Tyto hodiny jsou mimo jiné řízeny vnějšími signály, jako je světlo a tma, a pomáhají organismu přizpůsobit se denním a sezónním změnám. Vzhledem k tomu, že hnědý tuk hraje důležitou roli při produkci tepla a energetickém výdeji, vyslovili vědci hypotézu, že jeho aktivitu by mohly ovlivňovat také sezónní změny. Zvláštní pozornost byla věnována mu-opioidním receptorům, které jsou známé především svou rolí při zpracování bolesti, vnímání odměn a emocionálních procesech, ale stále častěji jsou spojovány také s regulací metabolických procesů.

Vědci zjistili, že kratší denní doba ovlivňuje přenos signálů prostřednictvím opioidních receptorů v hnědém tuku zvířat. S klesajícím množstvím světla se zvyšuje koncentrace opioidních receptorů. Toto pozorování bylo provedeno na potkanech žijících v umělém prostředí, které napodobovalo sezónní změny délky denního světla. Výsledky naznačují, že hnědá tuková tkáň je citlivá na sezónní změny a může být součástí širšího biologického systému, který přizpůsobuje energetickou bilanci měnícím se podmínkám prostředí.

Nový průlom ve výzkumu opioidních receptorů

Výzkumníci považují tyto výsledky za obzvláště pozoruhodné, protože mu-opioidní receptory byly dosud studovány především v souvislosti s mozkovými funkcemi. Skutečnost, že sezónní změny u těchto receptorů byly nyní zjištěny i v hnědé tukové tkáni, otevírá nové perspektivy pro pochopení interakcí mezi metabolismem, energetickou bilancí a biologickými rytmy. Vzhledem k tomu, že hnědá tuková tkáň hraje ústřední roli při produkci tepla a výdeji kalorií, mohla by aktivita opioidních receptorů pomáhat tělu přizpůsobovat se různým podmínkám prostředí a ročním obdobím.

Profesorka Anne Roivainen z Turku PET Centre vysvětluje, že se jedná o první případ, kdy byly koncentrace mu-opioidních receptorů v periferních oblastech těla zkoumány pomocí pozitronové emisní tomografie (PET). „Zjištění podtrhují, že mu-opioidní receptory ovlivňují sezónní aktivitu hnědé tukové tkáně. Budoucí studie by měly dále zkoumat, zda jsou mu-opioidní receptory v hnědé tukové tkáni přímo spojeny s energetickým výdejem této tkáně,“ říká Roivainenová.

Opioidní receptory jsou vazebná místa na buňkách, prostřednictvím nichž působí tělu vlastní opioidy, jako jsou endorfiny. Tyto neurotransmitery se mimo jiné podílejí na regulaci vnímání bolesti, odměňování, motivace a emočního pohody. V posledních letech však výzkum stále častěji přináší důkazy o tom, že opioidní systém ovlivňuje nejen mozek, ale hraje také klíčovou roli v metabolismu a energetické rovnováze. Nyní pozorované sezónní změny by proto mohly být součástí širšího adaptačního mechanismu, jehož prostřednictvím se savci přizpůsobují měnícím se nárokům léta a zimy.

Vědci navíc již dlouho předpokládají, že změny v opioidním systému mohou souviset se sezónními výkyvy nálady. Poruchy funkce opioidních receptorů již byly spojovány s depresí, úzkostnými poruchami a poruchami příjmu potravy. Sezónní afektivní porucha, která se často projevuje zimní depresí, zvýšenou chutí k jídlu a změněnými spánkovými vzory, může také částečně souviset se změnami v těchto signálních drahách. Zůstává však nejasné, zda nyní prokázané sezónní výkyvy v mu-opioidních receptorech v mozku a hnědé tukové tkáni skutečně přispívají k těmto vlivům na náladu, a to je třeba prozkoumat v dalších studiích.