Folk, der arbejder om natten eller på uregelmæssige tidspunkter og spiser på uregelmæssige tidspunkter, er mere tilbøjelige til at tage på i vægt og få diabetes, sandsynligvis på grund af spisevaner, der ikke stemmer overens med naturligt dagslys og sædvanlige måltider. Men er det muligt at undgå de negative virkninger af at spise på disse “usædvanlige” tidspunkter, selv om det ikke er biologisk ønskeligt? En ny undersøgelse fra Perelman School of Medicine ved University of Pennsylvania siger “ja” og kaster lys over, hvordan kroppen ved, hvornår den skal spise. Undersøgelsen, der er offentliggjort i Science, forklarer, hvordan forskerne opdagede en forbindelse mellem leverens indre ur og spisecentrene i hjernen.

Påvirkning af kommunikationsvejen mellem leveren og hjernen er en lovende tilgang til vægtkontrol hos personer med en forstyrret døgnrytme.

Teamets forskning viste, at leveren sender signaler til hjernen via vagusnerven, som fortæller hjernen, om maden bliver spist på et tidspunkt, der matcher kroppens døgnrytme. Disse signaler kan blive forstyrret af usædvanlige arbejdstider. Så overkompenserer hjernen, hvilket fører til overspisning på de forkerte tidspunkter. “Både mus og mennesker spiser typisk på tidspunkter, hvor de er vågne og opmærksomme, og denne cyklus giver feedback fra leveren til det centrale ur i hjernen, hvilket sikrer, at systemet kører problemfrit,” siger undersøgelsens hovedforfatter, Mitchell Lazar, MD, PhD, direktør for Penn Medicine’s Institute for Diabetes, Obesity and Metabolism og Ware Professor of Diabetes and Metabolic Diseases. Denne feedback sker via en neural forbindelse fra leveren til hjernen.

Forskerne fokuserede specifikt på gener kaldet REV-ERBs i musenes leverceller. REV-ERBs er vigtige proteiner, der regulerer kroppens døgnrytme. Kroppens døgnrytme er en intern 24-timers cyklus, der regulerer forskellige aktiviteter, herunder søvn-vågen-cyklusser, hormonudskillelse og spisevaner. Når disse REV-ERB-gener blev slukket hos mus, så leveren fik et defekt ur, ændrede spisevanerne sig dramatisk, og der blev indtaget mere mad på mindre aktive tidspunkter. Virkningerne var reversible. Ved at afbryde den neurale forbindelse hos overvægtige mus genoprettede man normale spisevaner og reducerede fødeindtaget. Ifølge forskerne tyder det på, at målrettet manipulation af denne kommunikationsvej mellem leveren og hjernen kan være en lovende tilgang til vægtkontrol hos personer med en forstyrret døgnrytme.

Forskerholdet antager, at målrettet behandling af visse dele af vagusnerven kan hjælpe mennesker, der arbejder på nathold eller lider af jetlag, ved at bekæmpe overspisning forårsaget af forstyrrede kropsure. Disse resultater baner vejen for fremtidige terapier, der kan målrette specifikke nervebaner for at hjælpe mennesker, der kæmper med stofskiftesygdomme forårsaget af uregelmæssige måltider. Fremtidig forskning bør fokusere på, hvilken slags kemiske signaler leveren sender til vagusnerven for at forstå, hvordan leveren påvirker hjernen og kroppen gennem denne kommunikation.

Mere end 3.000 epigenetiske kontakter styrer leverens daglige cyklusser

Men hvordan styres aktiviteten i leveren helt præcist? Forskere ved Salk Institute har identificeret de specifikke genetiske kontakter, der synkroniserer leveraktiviteten med døgnrytmen. Deres resultater giver yderligere indsigt i mekanismerne bag helbredstruende tilstande som højt blodsukker og højt kolesterolniveau. “Vi ved, at gener i leveren tændes og slukkes på forskellige tidspunkter af dagen og er involveret i metaboliseringen af stoffer som fedt og kolesterol,” siger Satchidananda Panda, der er medforfatter til artiklen og lektor i Salk’s Laboratory for Regulatory Biology. For at forstå, hvad der tænder eller slukker for disse gener, var forskerne nødt til at finde kontakterne.

Til deres overraskelse opdagede de, at en af disse kontakter var kromatin, det proteinkompleks, der pakker DNA tæt sammen i cellekernen. Selvom kromatin er velkendt for sin rolle i styringen af gener, har man ikke tidligere haft mistanke om, at det blev påvirket af døgnrytmen. I det seneste årti er forskere begyndt at lære mere om forholdet mellem døgnrytme og stofskifte. Døgnrytmen påvirker næsten alle levende organismer, herunder planter, bakterier, insekter og mennesker. Hos mennesker og andre hvirveldyr er det en hjernestruktur kaldet den suprachiasmatiske kerne, der styrer døgnrytmen. Men der er også ure i hele kroppen, inklusive vores indre organer, som fortæller visse gener, hvornår de skal lave de arbejdshesteproteiner, der muliggør grundlæggende funktioner i vores krop, som f.eks. at producere glukose til energi.

I leveren tændes og slukkes gener, der styrer fedt- og kolesterolmetabolismen, i takt med disse ure. Men gener tænder og slukker ikke bare for sig selv. Deres aktivitet reguleres af “epigenomet”, et sæt molekyler, der signalerer til generne, hvor mange proteiner de skal lave, og – vigtigst af alt i et døgnrytmeperspektiv – hvornår de skal lave dem. I musens lever opdagede de mere end 3.000 epigenomiske elementer, som regulerer 14.492 geners døgnrytme. Da de sammenlignede musens genom med det menneskelige genom, fandt de mange af de samme gener. Det har bragt forskerne et skridt nærmere en forståelse af mekanismen bag genregulering.