Az ételbevitel cirkadián időzítése hozzájárul a súlygyarapodáshoz

Alvási és Cirkadián Biológiai Központ, Északnyugati Egyetem, Evanston, Illinois, USA

Orvostudományi Tanszék, Feinberg Orvostudományi Kar, Északnyugati Egyetem, Evanston, Illinois, USA

Alvási és Cirkadián Biológiai Központ, Északnyugati Egyetem, Evanston, Illinois, USA

Orvostudományi Tanszék, Feinberg Orvostudományi Kar, Északnyugati Egyetem, Evanston, Illinois, USA

Alvási és Cirkadián Biológiai Központ, Északnyugati Egyetem, Evanston, Illinois, USA

Absztrakt

A testtömeg-szabályozás tanulmányai szinte teljes egészében a kalóriabevitelre és az energiafelhasználásra koncentráltak. Azonban számos, az állatokon végzett, az energiaszabályozást és a cirkadián órát molekuláris, fiziológiai és viselkedési szinten összekapcsoló, nemrégiben végzett kutatás felveti annak lehetőségét, hogy maga a táplálékbevitel időzítése jelentős szerepet játszhat a súlygyarapodásban. Jelen tanulmány az élelmiszer-fogyasztás cirkadián fázisának a súlygyarapodásban betöltött szerepére összpontosított. Bizonyítékokat szolgáltatunk arra vonatkozóan, hogy az éjszakai egerek csak a 12 órás világos fázisban tápláltak magas zsírtartalmú étrendet, lényegesen nagyobb súlyt nyernek, mint a csak a 12 órás sötét fázisban táplált egerek. A cirkadián súlygyarapodás szerepének jobb megértése fontos következményekkel járhat az új terápiás stratégiák kidolgozásában az elhízás járványának leküzdésére az emberi lakosság körében.

Módszerek és eljárások

A hím C57BL/6J egereket 12 órás fényben tartották: 12 órás sötét ciklusban a születés óta, és 3 hetes elválasztás után 6% kcal zsírtartalmú rendszeres táplálékkal (kat. Sz. 5K52; Lab Diet, Richmond, IN) táplálták őket. életkorától. 9 hetes korukban az egereket két csoportra osztották (N = Csoportonként 6) és magas zsírtartalmú étrendet fogyasztottak (60% kcal zsírból, kat. Sz. D12492; Research Diets, New Brunswick, NJ) vagy csak a 12 órás világos fázisban vagy a 12 órás sötét fázisban, 6 hétig. A nap hátralévő 12 órájában az állatok nem kaptak táplálékot. Az étrend körülményeit úgy tartottuk fenn, hogy az egereket manuálisan átkapcsoltuk két megszokott ketrec között, amikor a lámpa világít és világít (világos fázisú ketrec és sötét fázisú ketrec), amelyek közül az egyik csak táplálékot tartalmazott. Víz állt rendelkezésre ad libitum. A kalóriabevitelt úgy határoztuk meg, hogy előre lemért táplálékot juttattunk az etetési ketrecbe, és lemértük a maradék ételt 1 hét múlva. A testtömegeket hetente kétszer mértük mindkét ketrecváltási idő alatt. A mozgásszervi aktivitást infravörös sugár törésekkel mértük, a korábban leírtak szerint ((5)).

Eredmények

A magas zsírtartalmú étrendet csak a könnyű fázisban biztosították az egerek, és a hathetes időszakban lényegesen nagyobb súlyt nyertek, mint a csak a sötét fázisban táplált egerek (1a. Ábra, F (1,20) = 10,78, P 0,10) és hasonló mozgásszervi aktivitást mutatott a 6 hetes időszakban (1b. Ábra, F (1,10) = 1,95, P > 0,10). Ezenkívül a testösszetétel elemzése azt a tendenciát mutatta, hogy a könnyű táplálású csoport magasabb zsírszázalékkal rendelkezik (átlagosan 7,8% -kal több, P = 0,06), mint a sötét táplálékú egerek.

A cirkadián táplálás hatása a testsúlyra, a kalóriabevitelre és az aktivitásra. (a) A világos vagy sötét fázisú táplálás hatása a testtömegre. A B6 egerek testtömege (átlag ± perc) 60% magas zsírtartalommal táplálkozott csak a 12 órás világos fázisban (szaggatott vonal) vagy csak a 12 órás sötét fázisban (folytonos vonal). A testtömegeket a 12 órás etetési szakasz végén vettük fel minden állatnál. Hasonló szignifikáns különbségeket figyeltünk meg akkor is, amikor a súlyokat a 12 órás éhomi szakasz végén vettük (az adatokat nem közöljük). A magas zsírtartalmú étrend fenntartásától számított 2 héten belül a könnyű táplált állatok súlya lényegesen nagyobb volt, mint a sötétben táplált állatoké (*P 0,10), úgy tűnik, hogy a világos táplálású csoport több kalóriát fogyaszt és kevesebbet mozog, mint a sötét táplálású csoport. Ez felvetette annak lehetőségét, hogy a kalóriabevitel kismértékű növekedésének és az aktivitás kismértékű csökkenésének additív hatása együttesen hozzájárulhat a testsúly specifikus különbségeihez.

Vita

A laboratóriumi egerek más beltenyésztett törzseihez hasonlóan a C57BL/6J egerek is éjszakai életűek, aktívabbak és kalóriájuk nagy részét (80%) a sötét fázisban fogyasztják, ha világos állapotban tartják őket: sötét ciklus ((5), (8)). Jelen eredmények azt mutatják, hogy az etetés önmagában történő módosítása nagyban befolyásolhatja a testtömeget. A magas zsírtartalmú étrendet csak a „megfelelő” etetési idő alatt (azaz sötétben) táplált egerek súlya lényegesen kisebb, mint az csak akkor táplált egereké, amikor az etetés általában csökken (azaz a fény alatt). Bár statisztikailag a kalóriabevitel és a mozgásszervi aktivitás nem különbözik szignifikánsan a világos és a sötét táplálkozási viszonyok között, a világos táplálású egerek átlagosan folyamatosan kevésbé voltak aktívak, mint a sötét táplált csoportok (1b. Ábra), jelezve az energiafelhasználás csökkenését. Ezenkívül a világos táplálású csoport is valamivel többet fogyasztott, mint a sötét táplálkozású csoport. E két hatás hatása additív lehet, és együttesen hozzájárulhat a két test közötti testtömeg-különbségekhez.

Ezek az eredmények összhangban vannak a korábbi vizsgálatokkal ((5)), alátámasztva azt a hipotézist, hogy a könnyű fázisú táplálás a súlygyarapodás kritikus eleme lehet. Bár az egerek könnyű táplálékkal történő súlygyarapodásának mechanizmusa nem ismert, a testhőmérséklet, a jóllakottsági hormonok és az alvás hozzájárulhatnak a fenotípushoz. Megállapították, hogy a világos fázisú táplálás a sötét fázisú testhőmérséklet csökkenését okozza ((9)), ami hozzájárulhatott a jelen tanulmányban megfigyelt fokozott zsírraktározáshoz és súlygyarapodáshoz. A keringő jóllakottsági hormonok, mint például a leptin, az étkezés időzítésétől függetlenül cirkadián eltérésekkel járhatnak, és hozzájárulhatnak a táplálékbevitel szintjéhez, amint azt az emberek a cirkadián hibásan beállított ütemterv szerint látják ((10)). Az alváskorlátozás vagy a rossz alvási minőség szintén súlygyarapodáshoz vezethet ((11)), bár előzetes adataink ((12)) nem mutatnak általános alvási különbségeket a világos és a sötét táplálású egerek között.

Az elmúlt években számos genetikai és környezeti vizsgálat történt, amelyek összekapcsolják a cirkadián órát és a metabolikus génhálózatokat. Például a cirkadián óra gén mutációja, Óra, elhízáshoz és a metabolikus szindrómához, valamint a metabolikus gének cirkadián expressziójának változásához vezethet ((4)), míg a magas zsírtartalmú étrenddel táplált egereknél a cirkadián viselkedés, valamint az óra és a metabolikus anyag expressziójának szintje és időzítése megváltozik. az energiaszabályozásban részt vevő gének mind a központi, mind a perifériás szövetekben ((5), (8)). Emberekben a nem reggelit fogyasztók vagy az éjszakai étkezési szindrómában szenvedő betegek fázis késleltetett étkezési szokásai összefüggést mutatnak a megnövekedett BMI-vel ((6), (7), (13)). Ezen túlmenően, a cirkadiánban szenvedő betegek vizsgálata: viselkedésbeli eltérés a metabolikus szindróma indikátorait fejleszti ki, nevezetesen a keringő glükóz- és inzulinszint növekedését ((10)). Ezek a megállapítások a jelen eredményekkel együtt azt mutatják, hogy a cirkadián és az anyagcsere folyamatok közötti szinkron fontos szerepet játszik az energiaegyensúly és a testsúlykontroll szabályozásában. Fontos, hogy ez a tanulmány az első, amely ok-okozati bizonyítékokat mutat be arra vonatkozóan, hogy a „rossz” időben történő táplálás súlygyarapodáshoz vezethet.

Jelen eredmények azt mutatják, hogy a cirkadián rendszer súlymegállapításban betöltött szerepének jobb megértése fontos következményekkel járhat az emberi populáció előtt álló elhízási járvány elleni küzdelemben. Ha egyszer elnyerte a testsúlycsökkenést az energiafogyasztás fogyókúrával és/vagy energiafogyasztással történő szabályozásával, hosszú időn keresztül nehéznek bizonyult, ami jelentős és tartós súlycsökkenést jelentett kihívássá (14). A viselkedésmódosításon (pl. Az étel bevitelének időzítésén) alapuló megelőző stratégia, valószínűleg a kalóriabevitel vagy a fizikai aktivitás jelentős megváltozása nélkül, kritikus elem lehet az elhízás és a kapcsolódó kardiometabolikus rendellenességek egyre növekvő előfordulásának lassításához. világ ma.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a kutatást a P01 AG114212 NIH/NIA támogatás és a T32 HL007909 NIH/NHLBI támogatás támogatta.

Közzététel

A szerzők nem jelentettek összeférhetetlenséget.