Možná si myslíte, že léto je zdravější. Sluníčko svítí, máme dostatek vitamínu D a dny jsou dlouhé. Výsledky výzkumu Kodaňské univerzity však naznačují, že zimní stravovací návyky jsou pro naše metabolické zdraví lepší než letní, alespoň pokud jste myš.

Vědci zkoumali metabolismus a hmotnost myší vystavených „zimnímu světlu“ i „letnímu světlu“. „Zjistili jsme, že i u zvířat, která nemají sezónní režim, vedou rozdíly v počtu hodin světla mezi létem a zimou k rozdílům v energetickém metabolismu. V tomto případě se jedná o tělesnou hmotnost, hmotnost tuku a obsah tuku v játrech,“ říká Lewin Small, který výzkum prováděl jako postdoktorand v Centru základního metabolického výzkumu nadace Novo Nordisk na Kodaňské univerzitě. Dodává: „Nejvýrazněji jsme to pozorovali u myší vystavených zimním světelným podmínkám. Tyto myši méně přibývaly na tělesné hmotnosti a měly nižší míru obezity. Jedly rytmičtěji v průběhu 24 hodin. To pak vedlo k výhodám pro metabolické zdraví.“ Tato studie je první svého druhu, která zkoumá vliv denního světla na metabolismus myší, které nejsou považovány za sezónní zvířata, protože se stejně jako lidé nerozmnožují pouze v určitých ročních obdobích. Zvířata, která se rozmnožují v určitých ročních obdobích, přibývají na váze před obdobím rozmnožování, aby si uchovala energetické zásoby.

Vliv denního světla na metabolismus

Denní světlo hraje ústřední roli v lidském metabolismu, protože významně řídí vnitřní biorytmus. Když světlo dopadá na oči, tělo vysílá signály do vnitřních hodin v mozku, které pak regulují různé hormony. Zejména ráno zajišťuje jasné denní světlo snížení produkce spánkového hormonu melatoninu. Zároveň se přirozeně zvyšuje hladina kortizolu, který způsobuje, že tělo je bdělé a aktivní a stimuluje energetický metabolismus. Vyvážený rytmus světla a hormonů pomáhá metabolismu pracovat rovnoměrně, podporuje regulaci hladiny cukru v krvi a udržuje spalování tuků v chodu. Příliš málo denního světla, jak je tomu často v zimě nebo během dlouhého pobytu v místnosti, může tento proces narušit. Tělo zůstává déle v jakémsi klidovém režimu, zvyšuje se únava a metabolismus se zpomaluje.

Denní světlo také ovlivňuje produkci serotoninu, hormonu, který je důležitý pro náladu i chuť k jídlu. Při dostatku světla je hladina serotoninu vyšší, což zvyšuje celkovou pohodu a může zabránit chuti na jídlo. Nedostatek světla snižuje aktivitu serotoninu, což způsobuje, že tělo častěji touží po energeticky bohatých potravinách bohatých na sacharidy, což může mít vliv na tělesnou hmotnost a metabolismus. Kromě toho hraje sluneční světlo důležitou roli při tvorbě vitaminu D, který se podílí na různých metabolických procesech, včetně metabolismu cukrů a tuků a svalové síly. Nedostatek vitaminu D, který je častější v měsících s nedostatkem světla, tak může nepřímo přispívat ke zpomalení metabolismu. Celkově je zřejmé, že denní světlo je mnohem více než jen faktorem pro dobrý zrak. Působí jako stimulátor hormonů, energetické rovnováhy, kvality spánku a regulace chuti k jídlu. Pravidelný pobyt na dostatečném množství denního světla, zejména po ránu, nejen zlepšuje náladu, ale také podporuje zdravý a aktivní metabolismus.

Rozdíly v intenzitě světla mezi létem a zimou mohou ovlivnit naše stravovací návyky

Výzkumníky k provedení studie inspirovaly výrazné rozdíly v délce denního světla v různých oblastech světa. „Zkoumáme vliv denní doby na aspekty metabolismu, jako je cvičení, obezita a cukrovka. Většina studií zkoumajících tento vztah však předpokládá, že délka dne a noci je po celý rok stejná,“ říká Lewin Small. Proto chtěli zjistit, co pro metabolismus znamenají sezónní rozdíly ve světle. Většina lidí na světě žije s minimálně dvouhodinovým rozdílem světla mezi létem a zimou. „Pocházím z Austrálie, a když jsem se přestěhoval do Dánska, nebyl jsem zvyklý na velký rozdíl mezi létem a zimou a zajímalo mě, jak to může ovlivnit cirkadiánní rytmy a metabolismus,“ říká Lewin Small a dodává: „Vystavili jsme tedy laboratorní myši různým světelným podmínkám, které reprezentují různá roční období, a měřili jsme markery metabolického zdraví a cirkadiánního rytmu u těchto zvířat.“

Vzhledem k tomu, že výzkum byl prováděn na myších jako pokusných zvířatech, nelze předpokládat, že totéž platí i pro lidi. „Jedná se o důkaz principu. Mají rozdíly v hodinách osvětlení vliv na energetický metabolismus? Ano, mají. Další studie na lidech by mohly ukázat, že změna expozice umělému světlu v noci nebo přirozenému světlu během roku by mohla být využita ke zlepšení našeho metabolického zdraví,“ říká Juleen Zierathová, profesorka v Centru základního výzkumu metabolismu (CBMR) společnosti Novo Nordisk a hlavní autorka studie. Lewin Small dodává, že tato nová zjištění jsou důležitá pro pochopení toho, jak jsou stravovací návyky ovlivňovány světlem a ročními obdobími, což by nám mohlo pomoci pochopit, proč někteří lidé více přibírají na váze nebo zda lidé v určitých ročních obdobích více přibývají na váze. Rozdíly v intenzitě světla mezi létem a zimou by mohly ovlivnit náš pocit hladu a to, kdy během dne pociťujeme hlad.

Co a kolik toho sníme, může změnit naše vnitřní hodiny a reakce hormonů

Předchozí výzkumy ukázaly, že glukokortikoidní hormony, jako je kortizol, regulují hladinu cukru a tuku během 24 hodin různě v závislosti na denní či noční době, příjmu potravy a hladovění, odpočinku a aktivitě. Studie provedená na myších zjistila, že metabolický cyklus závislý na denní době je změněn vysokokalorickou stravou. Vzhledem k tomu, že glukokortikoidy se často používají k léčbě zánětlivých onemocnění, naznačují tyto publikované výsledky Molecular Cell, že štíhlí a obézní pacienti mohou na léčbu steroidy reagovat odlišně. V neposlední řadě je prokázána biologická funkce denního rytmu sekrece hormonů (vysoká před probuzením a jídlem, nízká během spánku a hladovění) a denních cyklů ukládání nebo uvolňování cukru a tuku játry.

Každá buňka v lidském těle je řízena vnitřními hodinami, které se řídí 24hodinovým cirkadiánním rytmem. Je synchronizován s přirozeným cyklem den-noc především slunečním světlem, ale také společenskými návyky. Ve zdravém systému jsou každé ráno nadledvinami produkovány glukokortikoidní stresové hormony. Uvolňování glukokortikoidů vrcholí před probuzením a způsobuje, že tělo využívá mastné kyseliny a cukr jako zdroje energie, abychom mohli zahájit své denní aktivity. Pokud je cirkadiánní rytmus narušen (např. prací na směny nebo jet lagem) a/nebo pokud se změní hladina glukokortikoidů (např. v důsledku Cushingova syndromu nebo dlouhodobého klinického užívání), může to vést k hlubokým metabolickým poruchám – jako jeobezita, cukrovka 2. typu a tukové onemocnění jater. Cílem výzkumníků proto bylo pochopit význam těchto denních špiček v uvolňování stresových hormonů, vliv těchto hormonů na naše „vnitřní hodiny“ a jejich roli v denních metabolických cyklech.

Metabolické účinky glukokortikoidů v játrech

Aby vědci prozkoumali metabolické účinky glukokortikoidů v játrech, charakterizovali aktivitu jejich receptoru, známého jako glukokortikoidní receptor, pomocí nových vysoce výkonných technik. Analyzovali játra myší každé čtyři hodiny během dne a noci. Myši byly buď v normálním stavu, nebo byly krmeny dietou s vysokým obsahem tuku. Poté použili nejmodernější technologie z oblasti genomiky, proteomiky a bioinformatiky, aby ukázali, kdy a kde glukokortikoidní receptor uplatňuje své metabolické účinky. Vědci zkoumali účinky denních výbuchů uvolňování glukokortikoidů ve 24hodinovém cyklu jaterního metabolismu. Podařilo se jim ukázat, jak glukokortikoidy regulují metabolismus odlišně během hladovění (když myši spí) a během krmení (když jsou aktivní) prostřednictvím vazby na genom v závislosti na čase. Kromě toho ukázali, jak je většina rytmické genové aktivity řízena těmito hormony. Když se tato kontrola ztratí (u tzv. knockoutovaných myší), dochází ke zhoršení hladiny cukru a tuku v krvi. To vysvětluje, proč játra regulují hladinu cukru a tuku v krvi jinak ve dne a jinak v noci.

Protože glukokortikoidní receptor je běžně používanou cílovou molekulou v imunoterapii, zkoumali dále jeho genomické účinky po injekci léku dexametazonu, syntetického glukokortikoidu, který tento receptor rovněž aktivuje. „Tímto experimentem,“ vysvětluje Dr. Fabiana Quagliarini, „jsme zjistili, že reakce na lék byla u obézních myší jiná než u hubených myší. Je to poprvé, kdy se ukázalo, že strava mění hormonální a lékové reakce metabolických tkání.“

Důležitá zjištění pro chronomedicínu a léčbu metabolických onemocnění

Glukokortikoidy jsou skupinou přirozených a syntetických steroidních hormonů, jako je například kortizol, které jsou primárně produkovány v kůře nadledvin. V těle se řídí přísným denním rytmem. Hladiny kortizolu jsou nejvyšší ráno, aby aktivovaly organismus, a během dne klesají. Tento rytmus je řízen vnitřními hodinami a může být ovlivněn světlem, stresem nebo spánkem. Glukokortikoidy mají silné protizánětlivé a imunosupresivní vlastnosti, které lze využít k řízení aktivity imunitního systému. Z tohoto důvodu se v medicíně hojně používají. Hlavní nevýhodou je, že glukokortikoidy způsobují také závažné nežádoucí účinky díky své schopnosti modulovat metabolismus cukrů a tuků: u pacientů se může vyvinout obezita, hypertriglyceridémie, ztukovatění jater, vysoký krevní tlak nebo diabetes 2. typu.

„Pochopení toho, jak glukokortikoidy řídí 24hodinový cyklus genové aktivity v játrech, a tím i hladinu cukru a tuků v krvi, poskytuje nové poznatky pro chronomedicínu a vývoj metabolických onemocnění. Podařilo se nám popsat nové spojení mezi životním stylem, hormony a fyziologií na molekulární úrovni, což naznačuje, že lidé s nadváhou mohou reagovat odlišně na denní uvolňování hormonů nebo na léky s obsahem glukokortikoidů. Tyto mechanismy tvoří základ pro vývoj budoucích terapeutických přístupů,“ zdůrazňuje profesorka Henriette Uhlenhautová.