Mengapa stres menyebabkan penambahan berat badan? Studi menjelaskan
Penelitian baru, diterbitkan di jurnal Metabolisme Sel, mungkin telah menemukan alasan mengapa paparan stres kronis sangat terkait erat dengan obesitas. Jawabannya terletak pada hubungan antara sel lemak dan pengaturan waktu hormon stres.
Peneliti yang dipimpin oleh Mary Teruel, asisten profesor kimia dan biologi sistem di Stanford University School of Medicine di California, dibingungkan oleh proses alami - dan terkenal - di mana tubuh kita memproduksi sel-sel lemak.
Dalam tubuh manusia, yang disebut sel prekursor, atau sel progenitor - yaitu, keadaan perantara antara sel induk yang tidak berdiferensiasi dan sel induk yang berdiferensiasi penuh - berubah menjadi sel lemak, yang menyebabkan penambahan berat badan.
Orang sehat mengubah tidak lebih dari 1 persen sel prekursornya menjadi sel lemak, dan melakukannya jika dipicu oleh hormon yang disebut glukokortikoid.
Glukokortikoid adalah hormon steroid alami yang diproduksi oleh tubuh manusia untuk meredakan peradangan. Seperti yang dijelaskan Teruel dan rekannya dalam makalah mereka, kadar glukokortikoid seseorang secara alami naik dan turun sepanjang hari, siklus yang diatur oleh ritme sirkadian kita.
Tapi hormon ini juga bisa didorong oleh rangsangan eksternal, seperti stres jangka pendek atau jangka panjang. Namun, peneliti senior dari penelitian baru ini menemukan dinamika yang menarik.
“Mengapa kita tidak tenggelam dalam lemak setiap kali kadar glukokortikoid naik tinggi di pagi hari karena ritme sirkadian normal atau saat kadar glukokortikoid kita melonjak saat kita berolahraga atau berubah dari gedung yang hangat menjadi dingin?” Teruel bertanya pada dirinya sendiri.
“Dan mengapa kehilangan ritme normal sekresi glukokortikoid - seperti dalam kondisi stres kronis, jet lag, dan gangguan tidur pada pekerja shift - sangat terkait dengan obesitas?”
Pertanyaan semacam itu mendorong Teruel dan rekan-rekannya untuk memulai penelitian baru.
Bagaimana glukokortikoid mempengaruhi sel lemak?
Untuk mengetahui jawabannya, para ilmuwan melakukan beberapa percobaan. Yang pertama, tim memandikan sel lemak prekursor dalam campuran glukokortikoid dalam "denyut ritmik" selama 4 hari.
Mereka menghitung berapa banyak sel progenitor yang berubah menjadi sel lemak, dan menemukan bahwa satu denyut hormon selama 48 jam menyebabkan sebagian besar sel berubah menjadi sel lemak, sedangkan denyut yang lebih pendek menyebabkan diferensiasi sel minimal.
Teruel dan rekannya ingin mempelajari lebih dalam, jadi mereka memperbesar mekanisme molekuler di mana sel-sel nenek moyang dapat "mengetahui" kapan harus berubah menjadi sel lemak. Para ilmuwan penasaran tentang apa yang membuat sel-sel nenek moyang mengabaikan denyut pendek tetapi merespons denyut nadi yang lebih panjang.
Untuk memecahkan misteri tersebut, mereka menggunakan pencitraan langsung sel tunggal untuk melacak aktivitas protein yang diketahui berkorelasi dengan diferensiasi dan kematangan sel lemak: PPAR-gamma (PPARG).
Melacak protein ini dalam ribuan sel selama beberapa hari dan menggunakan pemodelan komputer mengungkapkan bahwa ada dua jenis umpan balik yang membantu sel-sel nenek moyang untuk mengabaikan siklus glukokortikoid sirkadian normal dan hanya menyaring denyut hormonal yang panjang.
Secara khusus, penulis menulis, "pemfilteran sirkadian ini membutuhkan umpan balik positif yang cepat dan lambat untuk PPARG." Berdasarkan penelitian mereka sebelumnya, para ilmuwan juga menemukan protein lain yang memediasi umpan balik 34 jam yang memungkinkan PPARG terus menumpuk, yang mengarah ke lebih banyak sel lemak.
“Sekarang kami mengetahui kode sirkadian yang mengontrol sakelar, dan kami telah mengidentifikasi molekul kunci yang terlibat,” kata Teruel.
Akhirnya, para ilmuwan harus menguji apakah kode sirkadian yang baru diidentifikasi ini bekerja dengan cara yang sama pada mamalia. Jadi, selama 21 hari, mereka meningkatkan kadar glukokortikoid pada sekelompok tikus dan membandingkan berat badannya dengan kelompok kontrol tikus.
Percobaan mengungkapkan bahwa tikus yang dikuatkan glukokortikoid bertambah berat dua kali lipat sebagai kelompok tikus kontrol. Hal ini, para ilmuwan temukan, tidak hanya disebabkan oleh produksi sel lemak baru, tetapi juga karena pertumbuhan sel yang sudah ada.
Stres yang terus-menerus dapat menyebabkan penambahan berat badan
Penemuan tersebut, kata Teruel, “[menjelaskan] mengapa pengobatan dengan obat glukokortikoid, yang seringkali penting untuk orang dengan rheumatoid arthritis dan asma agar dapat berfungsi, sangat terkait dengan obesitas, dan [menyarankan] cara-cara di mana pengobatan tersebut dapat diberikan dengan aman tanpa efek samping yang umum dari penambahan berat badan dan pengeroposan tulang. "
Selain itu, peneliti senior mencatat bagaimana penelitian tersebut menjelaskan proses penambahan berat badan yang dipicu oleh stres pada orang-orang, serta menawarkan petunjuk tentang cara mengendalikannya.
“Ya, waktu stres Anda penting,” katanya. "Karena [konversi] sel prekursor menjadi sel lemak terjadi melalui sakelar bistable, itu berarti Anda dapat mengontrol proses dengan berdenyut."
“Hasil kami menunjukkan bahwa meskipun Anda sangat stres atau mengobati rheumatoid arthritis Anda dengan glukokortikoid, berat badan Anda tidak akan bertambah,” lanjut Teruel, “selama stres atau pengobatan glukokortikoid terjadi hanya pada siang hari.
"Tetapi jika Anda mengalami stres kronis dan terus-menerus atau mengonsumsi glukokortikoid di malam hari, akibat hilangnya osilasi glukokortikoid sirkadian normal akan mengakibatkan penambahan berat badan yang signifikan."
Mary Teruel
