Nutrienți, gene de ceas și crononutriție

Hideaki Oike

Divizia Funcției Alimentare, Institutul Național de Cercetare Alimentară (NFRI), Organizația Națională pentru Cercetare în Agricultură și Alimentație (NARO), 2-1-12 Kannondai, Tsukuba, Ibaraki 305-8642 Japonia

Grupul de cercetare a ceasului biologic, Institutul de cercetare biomedicală, Institutul Național de Științe și Tehnologii Industriale Avansate (AIST), Central 6, 1-1-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki 305-8566 Japonia

Katsutaka Oishi

Departamentul de Științe ale Genomului Medical, Școala Absolventă a Științelor Frontierei, Universitatea din Tokyo, Kashiwa, Japonia

Departamentul de Științe Biologice Aplicate, Școala Absolventă de Știință și Tehnologie, Universitatea de Științe din Tokyo, Noda, Japonia

Masuko Kobori

Abstract

Ceasurile circadiene care cuprind gene de ceas există în tot corpul și controlează evenimentele fiziologice zilnice. Ceasul central care domină ritmurile de activitate este antrenat de cicluri de lumină/întuneric, în timp ce ceasurile periferice care reglează ritmurile metabolice locale sunt determinate de cicluri de hrănire/post. Nutrienții resetează ceasurile circadiene periferice, iar genele ceasului local controlează procesele metabolice din aval. Stările metabolice afectează, de asemenea, mecanismele de ceas în modul de feedback. Deoarece sistemul circadian organizează homeostazia energiei întregi, inclusiv aportul de alimente, acumularea de grăsimi și cheltuielile calorice, întreruperea ceasurilor circadiene duce la tulburări metabolice. Descoperiri recente arată că hrănirea cu timp limitat în timpul fazei active amplifică ceasurile circadiene și îmbunătățește tulburările metabolice induse de o dietă bogată în grăsimi fără reducere calorică, în timp ce aportul alimentar neobișnuit/neregulat induce diverse disfuncții metabolice. Astfel de dovezi din studiile nutriționale care consideră sistemul circadian (crononutriția) s-au acumulat rapid. Revizuim relațiile moleculare dintre ceasurile circadiene și nutriție, precum și constatările recente ale crononutriției.

Introducere

Ciclurile de lumină/întuneric antrenează ceasul central din nucleul suprachiasmatic (SCN) care este situat în hipotalamus, unde domină în principal ritmurile legate de activitate, cum ar fi ciclurile de somn/veghe, sistemul nervos autonom, temperatura corpului central și secreția de melatonină. În schimb, ciclurile de hrănire/post antrenează ceasuri periferice situate în majoritatea țesuturilor, inclusiv chiar și o parte a creierului [7 •]. Ceasurile periferice domină procesele fiziologice locale, incluzând homeostazia glucozei și lipidelor, secreția hormonală, xenobiotice, răspunsul imun și sistemul de digestie [8]. Deoarece ceasul central organizează ceasurile locale prin semnale neuronale și umorale, desincronizarea dintre ceasuri se crede că va duce la dezvoltarea unor condiții nepreferabile, cum ar fi tulburările metabolice, cancerul și tulburările psihiatrice [9].