Diet, jam tubuh, hormon, dan metabolisme: Apa hubungannya?
Dengan menggunakan tikus, para ilmuwan telah mengungkapkan untuk pertama kalinya bagaimana hormon stres mengontrol kadar lemak dan gula selama siklus 24 jam. Selain itu, mereka telah menunjukkan bahwa diet tinggi kalori dapat mengubah sensitivitas waktu dari siklus metabolisme.
Studi baru, yang dipimpin oleh para peneliti dari Helmholtz Zentrum München dan Pusat Penelitian Diabetes Jerman (DZD), juga di Munich, Jerman, membantu menjelaskan sifat ritmis dari hormon stres, yang kadarnya melonjak sebelum bangun dan makan dan surut selama tidur dan puasa.
Penemuan ini juga menjelaskan bagaimana siklus hormonal ini terkait dengan rutinitas harian yang diikuti hati dalam menyimpan dan melepaskan gula dan lemak.
Baru baru ini Sel Molekuler Makalah menjelaskan bagaimana para peneliti membuat penemuan ini dengan menyelidiki aktivitas glukokortikoid di hati tikus.
Karena reseptor glukokortikoid juga merupakan target steroid sintetis anti inflamasi, hasilnya menunjukkan bahwa obat glukokortikoid dapat memiliki efek berbeda pada orang dengan dan tanpa obesitas.
Hormon stres memuncak dan menyusut
Kelenjar adrenal melepaskan hormon glukokortikoid di pagi hari di bawah kendali sinyal terkait jam dari otak.
Jam biologis yang berada di setiap sel tubuh membantu mengatur waktu harian pelepasan hormon. Faktor sinar matahari dan gaya hidup membantu menjaga jam biologis tetap sinkron.
Kelenjar juga melepaskan hormon sebagai respons terhadap stres, itulah sebabnya mereka juga disebut hormon stres.
Hormon stres mencapai puncaknya sebelum bangun, membantu tubuh mempersiapkan aktivitas hari itu dengan mendapatkan energi dari peningkatan kadar lemak dan gula.
Namun, gangguan pada jam biologis - seperti dari shift kerja atau melalui jetlag - dapat sangat mengganggu metabolisme dan berkontribusi pada gangguan terkait, seperti diabetes tipe 2, obesitas, dan perlemakan hati.
Obat glukokortikoid dan kondisi yang disebut sindrom Cushing, yang keduanya meningkatkan kadar glukokortikoid, dapat memiliki efek yang sama.
Studi difokuskan pada reseptor glukokortikoid
Studi baru ini bertujuan untuk memahami hubungan antara lonjakan hormon stres harian, jam biologis, dan siklus metabolisme dengan berfokus pada reseptor glukokortikoid.
Glukokortikoid mengatur berbagai proses molekuler dalam berbagai fungsi mulai dari metabolisme dan kekebalan hingga pertumbuhan dan kognisi tulang.
Hampir setiap sel tubuh memiliki reseptor untuk hormon-hormon ini. Tanpa reseptor yang cocok, hormon tidak dapat memasuki sel dan mempengaruhinya.
Untuk studi baru, tim menyelidiki aktivitas metabolik glukokortikoid di hati tikus dengan menilai sifat reseptor yang cocok.
Mereka menggunakan berbagai teknik canggih untuk memetakan apa yang terjadi pada reseptor glukokortikoid di hati tikus setiap 4 jam selama siklus 24 jam. Mereka menggunakan dua kelompok tikus: satu kelompok menjalani diet normal, dan kelompok lainnya diberi makan diet tinggi lemak.
Tim juga memeriksa secara rinci apa yang terjadi pada metabolisme hati 24 jam tikus sebagai akibat dari lonjakan harian sekresi glukokortikoid.
Metode yang mereka gunakan memungkinkan mereka untuk menunjukkan bahwa efek glukokortikoid berbeda saat hewan berpuasa saat tidur, dan saat mereka makan saat bangun dan aktif.
Hormon stres mengatur gen sirkadian
Para peneliti menemukan bahwa reseptor glukokortikoid memberikan efek ini melalui pengikatan yang sensitif terhadap waktu dengan genom sel hati.
Selain itu, tampaknya reseptor, dan oleh karena itu, hormon stres yang terkait, membantu mengatur hampir semua gen sirkadian.
“Menyoroti peran dominan [reseptor glukokortikoid] dalam sinkronisasi amplitudo sirkadian,” tulis penulis, “kami menemukan bahwa mayoritas gen yang berosilasi terikat dan bergantung pada [reseptor glukokortikoid].”
Para peneliti menunjukkan bahwa hati tikus yang kekurangan reseptor tidak mengontrol kadar lemak dan gula secara siang dan malam.
Tim menyarankan bahwa temuan tersebut mengungkapkan bagaimana hati mengontrol kadar gula dan lemak dalam darah secara berbeda pada siang hari dibandingkan dengan malam hari.
Serangkaian percobaan lebih lanjut juga mengungkapkan bahwa tikus dengan berat badan normal dan obesitas merespons secara berbeda terhadap obat glukokortikoid.
Tim percaya bahwa studi tersebut adalah yang pertama menunjukkan bahwa diet dapat mengubah efek hormon dan obat pada jaringan metabolisme.
Para peneliti menyarankan bahwa temuan mereka akan membantu menginformasikan bidang chronomedicine yang muncul, yang menekankan peran jam biologis dalam kesehatan dan penyakit.
“Kami dapat menggambarkan hubungan baru antara gaya hidup, hormon, dan fisiologi pada tingkat molekuler, yang menunjukkan bahwa orang gemuk dapat merespons sekresi hormon harian atau obat glukokortikoid secara berbeda,” kata penulis studi senior Nina Henriette Uhlenhaut, seorang profesor di Helmholtz Zentrum München .
“Memahami bagaimana glukokortikoid mengontrol siklus 24 jam aktivitas gen di hati dan akibatnya kadar gula dan lemak dalam darah memberikan wawasan baru tentang kronomedis dan perkembangan penyakit metabolik.”
Prof Nina Henriette Uhlenhaut
