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肥胖会使葡萄糖消耗昼夜节律 可能增加心血管风险

科学家说,肥胖症中的高血糖似乎会刺激我们细胞内生物钟的工作,从而有助于调节全天24小时许多身体功能的时间安排,并增加罹患心血管疾病的风险。

奥古斯塔大学佐治亚医学院的血管生物学中心血管生物学家戴维·斯特普博士说:“我们已经证明,葡萄糖和心血管问题与肥胖有着内在的联系。”

斯蒂普说:“我们还证明了高血糖会损害昼夜节律功能。现在,我们想知道是否要固定时钟,是否要解决心血管问题。”

他和大卫·富尔顿(David Fulton)博士是美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)提供的270万美元赠款的主要研究人员,他是美国国家医学研究院(MCG)药理学和毒理学系主任,血管生物学中心主任,摄政大学教授。寻找钟表维修类药物的答案。

昼夜节律时钟设定我们身体的节奏,以便我们在适当的时间进食,睡眠和醒来。弗尔顿说,人们尚未充分认识到生物钟在预测这些事件并准备我们的器官和细胞方面的重要作用,因此它们在适当的时间发挥最佳作用,并预期何时休息和恢复活力。

富尔顿说:“您体内的每个细胞都有一个用来预测日常需求的时钟。”夜间,血压和心率下降,早晨则上升,脚踩到地面,血液必须与重力作斗争。

Stepp说:“晚上的代谢需求与清醒时的代谢需求不同。” “其中有些更多;有些只是不同。”

就像整个身体一样,睡眠应该被认为是我们每个细胞休息和恢复的时期。Stepp说:“您正在进行再生,正在进行还原,正在进行维修。” 在黎明时,应关闭夜间活跃的基因,而对日常活动重要的基因应被开启,并且我们的新陈代谢应从恢复期转变为活跃期。

血液流量会进行调整以适应这些动态代谢需求,我们的生物钟是新陈代谢与心血管系统之间的一种中介,可协调代谢与心血管基因功能的变化。

MCG科学家有证据表明,肥胖可以打破代谢与心血管调节之间的这些联系。过量食用食物,尤其是糖和碳水化合物含量高的食物,其中一些人体会分解成葡萄糖,削弱时钟功能并损害心血管健康。富尔顿谈到高血糖时说:“这肯定是促进剂。”

他们已经证明,在食欲亢进的小鼠模型中,高血糖水平和明显的昼夜节律功能障碍。这些肥胖的小鼠食欲大增,血糖高,血压高,到了晚上,它们才应有的能力下降,最重要的是,衬着血管的单层内皮细胞​​功能异常。正常情况下,内皮细胞为血液提供了光滑的表面,并在使血管随着血容量增加而扩张时发挥了关键作用,因此血压不会增加太多。

内皮功能障碍是心血管研究的重点,是动脉粥样硬化的主要诱因,而我们中许多人认为这是心脏病。功能失调的内皮细胞发炎,发粘,并产生更多的破坏性活性氧和较少的一氧化氮,从而损害血管扩张。结果可能是血液,细胞堆积的粘性壁和冠状动脉疾病的曲折通道。

当MCG科学家使用遗传方法或环境修改(包括时差光周期)破坏小鼠的生物钟时,这两种方法都会导致时钟功能丧失,并增加内皮功能障碍和疾病的风险。现在,富尔顿(Fulton)和斯特普(Stepp)想更多地了解时钟如何失去计时以及如何进行最佳干预。

他们用时钟报告器培育了肥胖的小鼠,这是一种昼夜节律的齿轮,与齿轮上的荧光蛋白相连,荧光蛋白在旋转时会亮起来,因此可以更好地跟踪时钟活动。

使用这些时钟报告基因小鼠,他们发现肥胖小鼠的昼夜节律和时钟相关基因发生了大幅下降,这些事件上游的血液中葡萄糖含量很高。

斯蒂普说:“我们想知道的第一件事是,我们能了解为什么时钟会导致肥胖。” “第二件事是什么能介导昼夜节律紊乱对心血管疾病的影响,如果我们修复这种紊乱,恢复振幅,就可以解决心血管问题。”

如果间歇性禁食有助于恢复正常的葡萄糖水平的峰值和谷值,或者用于这些研究的固定时钟药物干扰了心血管疾病的进展,则应该有一些答案。

他们和其他人已经有证据表明,他们正在使用的小的时钟固定分子诺比列汀可增加肥胖症的时钟功能,并逆转其时钟功能的降低。是否要改善心血管功能,是他们现在想进一步了解的事情之一。

这包括检查高糖和由此导致的时钟功能障碍是否通过galectin-3(一种在他们的小鼠模型中见过的与心血管疾病有关的受体)的表达增加而起作用,从而产生基因NOX1的表达,该基因将氧气转化为有害的超氧化物。 ,在内皮细胞中。

他们仍然不确定哪个时钟对这个问题最关键。他们所见过的任何地方-心脏,肾脏,肝脏,血管和内皮细胞-他们都看到了这些破旧的时钟。目前,他们将注意力集中在内皮细胞的时钟上,他们认为许多问题都源于此。他们不希望在这些研究中确定特定的时钟,但是如果他们的发现继续存在,他们将在未来的研究中开始剔除其他细胞中的时钟。

富尔顿说,他们认为问题实际上与时机有关。正确的信号传递需要一个高峰和一个低谷,并且由于葡萄糖过多而使身体持续不断地过度刺激,从而使人体试图关闭时钟。

科学家指出,即使您有肥胖的肌肉,也能保持健康,至少在一段时间内,它可以减轻高糖对血管的影响。肌肉是葡萄糖的第一批快速使用者,可迅速将其拉出循环系统。斯蒂普说:“如果它进入肌肉,就再也不会出现。” “它被使用或存储以备后用。” 像人类一样,肥胖的老鼠会失去肌肉质量。在他们的一些初步研究中,他们保留了肥胖小鼠的肌肉质量,这也防止了心血管损伤。

他们指出,即使是在保持活跃的个体中肌肉自然会失去体力的衰老,以及脊髓损伤或其他使我们无法活动的疾病,都具有与肥胖相同的心血管风险。

Stepp说,尽管像轮班工作或慢性时差反应等栩栩如生的情景(即使是一只瘦老鼠)也增加了与昼夜节律有关的心血管风险,但对于肥胖的老鼠而言,情况却更糟。

根据疾病控制和预防中心的数据,成人肥胖的原因包括消耗的卡路里多于消耗的卡路里,药物和其他暴露以及遗传因素,包括增加饥饿和食物摄入量的基因变异。它与较差的心理健康,生活质量下降有关,并导致美国的主要死亡原因,包括糖尿病,心脏病,中风和某些类型的癌症。肥胖本身被认为是心血管疾病的主要危险因素,而糖尿病和高血压也是其他主要的心血管疾病,也是肥胖的主要危险。

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