Поживні речовини, годинникові гени та хроноживлення

Хідеакі Ойке

Відділ харчових функцій, Національний інститут досліджень продуктів харчування (NFRI), Національна організація з досліджень сільського господарства та продовольства (NARO), 2-1-12 Kannondai, Tsukuba, Ibaraki 305-8642 Японія

Група досліджень біологічних годинників, Інститут біомедичних досліджень, Національний інститут передових промислових наук і технологій (AIST), Центральна 6, 1-1-1 Хігасі, Цукуба, Ібаракі 305-8566 Японія

Кацутака Оіші

Департамент наук про медичний геном Вищої школи прикордонних наук, Токійський університет, Кашива, Японія

Кафедра прикладної біологічної науки Вищої школи науки і техніки Токійського університету наук, Нода, Японія

Масуко Кобори

Анотація

Циркадні годинники, що містять гени годинників, існують у всьому тілі і контролюють щоденні фізіологічні події. Центральний годинник, який домінує над ритмами активності, закріплюється світловими/темними циклами, тоді як периферійні годинники, що регулюють місцеві метаболічні ритми, визначаються циклами годування/голодування. Поживні речовини скидають периферійні циркадні годинники, а гени місцевих годинників контролюють метаболічні процеси, що відбуваються за течією. Метаболічні стани також впливають на годинниковий механізм у способах зворотного зв’язку. Оскільки добова система організовує цілий енергетичний гомеостаз, включаючи споживання їжі, накопичення жиру та витрату калорій, порушення циркадних годинників призводить до порушення обміну речовин. Недавні результати показують, що обмежене в часі годування під час активної фази посилює циркадні годинники та покращує метаболічні розлади, викликані дієтою з високим вмістом жиру, без зниження калорійності, тоді як незвичне/нерегулярне споживання їжі викликає різні метаболічні дисфункції. Такі дані досліджень харчування, які розглядають циркадну систему (хроноеліція), швидко накопичуються. Ми розглядаємо молекулярні взаємозв'язки між циркадними годинниками та харчуванням, а також останні дані щодо хроноеліції.

Вступ

Світло-темні цикли захоплюють центральний годинник у супрахіазматичному ядрі (SCN), яке знаходиться в гіпоталамусі, де переважно домінує ритми, пов’язані з діяльністю, такі як цикли сну/неспання, вегетативна нервова система, температура ядра тіла та секреція мелатоніну. Навпаки, цикли годування/голодування захоплюють периферичні годинники, які розташовані в більшості тканин, включаючи навіть частину мозку [7 •]. Периферійні годинники домінують у місцевих фізіологічних процесах, включаючи гомеостаз глюкози та ліпідів, гормональну секрецію, ксенобіотики, імунну відповідь та систему травлення [8]. Оскільки центральний годинник організовує місцеві годинники за допомогою нейрональних та гуморальних сигналів, вважається, що десинхронізація серед годинників призводить до розвитку таких небажаних станів, як порушення обміну речовин, рак та психічні розлади [9].