کشف ارتباط بیوشیمیایی ساعت بیولوژیکی دیابت

بیولوژیست ها توانستند پروتئین کلیدیی تنظیم کنندۀ ساعت بیولوژیکی و تولید گلوکز توسط کبد را کشف کنند به این ترتیب با تغییر غلظت این پروتئین این امکان وجود دارد که بتوان دیابت را نیز کنترل کرد.

جزئیات این کشف مهم بصورت آنلاین در ژورنال Nature Medicine وجود دارد. این روش بیوشیمیایی کاملاً جدید به دانشمندان این امکان را می دهد تا درمان جدیدی برای چاقی و دیابت نوع 2 ابداع نمایند. همچنین علت احتمالی افزایش ابتلأ به دیابت در آمریکا و بسیاری از کشورهای صنعتی مشخص گردید، اختلال در چرخۀ خواب و بیداری می تواند دلیل افزایش ابتلأ به دیابت باشد.

یکی از محققین این پروژه و رئیس بخش علوم بیولوژیکی دانشگاه uc san Diego می گوید: ما متوجه شدیم موش هایی که ساعت بیولوژیکی آنها بخوبی عمل نمی کند، بیشتر به دیابت و چاقی مبتلا می شوند و همچنین موش هایی که به دیابت مبتلا هستند و چاق می باشند، ریتم خواب و بیداری خوبی ندارند و ساعت بیولوژیکی آنها بخوبی عمل نمی کند. این ارتباط دو طرفه بین ریتم شبانه روزی و حفظ مقدار ثابتی از ذخیرۀ گلوکز در بدن از مدتی قبل شناسایی شده بود اما بتازگی محققین دریافتند که پروتئین ویژۀ ساعت بیولوژیکی یعنی سیتوکروم مسئول تنظیم هورمون تنظیم کنندۀ تولید گلوکز (قند ) در کبد از روشی بسیار اختصاصی می باشد.

قبل از این تصور می شد که متابولیسم در بدن ما ابتدا بوسیلۀ هورمونهایی که از پانکراس در زمان ناشتا و تغذیه ترشح   می شود، کنترل می گردد. تحقیق اخیر نشان داد که ساعت بیولوژیک تعیین کنندۀ نحوۀ عملکرد این هورمونها در تنظیم متابولیسم است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که چرا کسانیکه شیفت کاریشان در گردش است، ساعت بیولوژیکی نامنظم داشته واحتمال ابتلأ به چاقی و مقاومت به انسولین در آنها بیشتر است.

ابتدا سیتوکروم توسط دانشمندان به عنوان پروتئین کلیدی تنظیم کنندۀ ساعت بیولوژیکی در گیاهان شناسایی گردید، سپس آنها متوجۀ نقش مشابه این مولکول درمگس میوه و پستانداران شدند.

اما نقش آن در تنظیم تولید گلوکز توسط کبد یک شگفتی عظیم برای دانشمندان دانشگاه UCSD و گروه تحقیقاتی Salk (شامل دانشمندان انستیتو ژنومی Novartis و دانشگاه Memphis و آکادمی علوم شانگهای در چین) شد.

دکتر Zhang می گوید: موضوع بسیار شگفت انگیز این بود که هیچکس عملکرد جدیدی را برای سیتوکروم پیش بینی نمی کرد، تا به حال دانشمندان سیتوکروم را به عنوان پروتئین درون هسته ای سلولهای پستانداران و مسئول روش و خاموش کردن ژن ها بصورت زمان بندی شده و ریتمیک می دانستند. آنچه در این تحقیق مشخص گردید این بود که سیتوکروم خارج از هسته نیز مسئولیت دارد.

در واقع دانشمندان کشف کردند که سیتوکروم در تنظیم مکانیسم بیوشیمیایی گلوکونئوجنز در بدن نقش دارد. این مسیر بیوشیمیایی برای بدن این امکان را فراهم می آورد که همیشه یک جریان ثابتی از گلوکز را در اختیار مغز و سایر ارگانها و اعمال سلولی قرار دهد. زمانیکه بیدار هستیم و غذا می خوریم مقدار کافی گلوکز در جریان خون ما وجود دارد، اما زمانیکه می خوابیم یا ناشتا یا روزه هستیم، گلوکز باید از ذخیرۀ گلیکوژن موجود در کبد ساخته شود و برای حفظ غلظت گلوکز در جریان خون وارد گردد.

به این ترتیب چگونگی حفظ تعادل بین متابولیسم انرژی و فعالیت های روزانۀ ما و فعالیت های شبانه در موش مشخص گردید.

این مکانیسم مولکولی نشان می دهد که سیتوکروم مسئول تنظیم متابولیسم انرژی با میزان فعالیت روزانه و مقدار تغذیه است، بنابراین آیا اختلال در ریتم بیولوژیکی می تواند عامل ایجاد دیابت باشد؟ و اگر چنین است آیا می توان راهی برای تنظیم ساعت بیولوژیکی و درمان بیماری دیابت یافت؟

 با چنین روشی می توان نگرش کاملاً جدیدی برای درمان دیابت ابداع نمود.

در این مطالعه دانشمندان با یافتن شواهدی متوجه شدندکه  این روش امکان پذیر است. نتایج این تحقیق نشان داد که تنظیم و تعدیل مقدار سیتوکروم در کبد موش توانست تأثیر شگفت انگیزی را بر موش های دیابتی به جا گذارد.

دکتر Kay می گوید: نقش سیتوکروم در گلوکونئوجنز وقتی کشف گردید که دانشمندان دربارۀ ارتباط و نقش AMP حلقوی (cyclic AMP) به عنوان یک مولکول علامت دهنده در ساعت بیولوژیکی تحقیق می کردند.

همکنون دانشمندان متوجۀ ارتباط بین پیام cAMP و تنظیم ریتم شبانه روزی (ساعت بیولوژیک ) شده اند. دانشمندان به دنبال مجموعه ای از آزمایشات دریافتند که مرحلۀ بعد از پیام رسانی cAMP کاهش مقدار پروتئینی بنام Creb است که مقدار آن در جگر موش بصورت ریتمیک کم و زیاد می شود. این موضوع دانشمندان را به کشف ابتدایی اشان که سیتوکروم تنظیم کنندۀ تولید میزان پروتئین Creb در جگر بود، راهنمایی کرد.

در این مطالعات که بروی موشهای مقاوم به انسولین در حالت ناشتا انجام شد، دانشمندان دریافتند که سیتوکروم چگونه با تنظیم هورمون گلوکاگون (هورمونی که گلوکونئوجنز را کنترل می کند) بصورت اختصاصی عمل می کند. سیتوکروم با کنترل تولید cAMP ، فعالیت Creb را در جگر تنظیم می کند. از این طریق، تولید گلوکز در جگر وابستگی شدیدی به میزان تغذیۀ روزانه، خواب و فعالیت های زمان ناشتای ما از طریق ساعت بیولوژیکی دارد.

دانشمندان معتقدند که این کشف دریچۀ جدید تحقیقاتی را به نقش تنظیمی سیتوکروم بر اعمال سلولی خارج از هسته گشوده است.

بنابراین ساعت بیولوژیکی علاوه بر گلوکاگون ، بر روی سایر هورمونهایی که نقش مهمی در متابولیسم دارند، نیز تأثیر دارد. علاوه بر این مطالعه بروی جمعیت های انسانی ارتباط بین ساعت بیولوژیکی و کار شیفتی، جت لگ مزمن (خستگی وگمگشتگی به علت مسافرت هوایی بین نصف النهارها) و گرایش به ابتلأ به  برخی سرطانها و دیابت را اثبات می کند. بهمین علت دانشمندان تصمیم دارند کار خود را بروی نقش و عملکرد سیتوکروم و یافتن ترکیباتی که سبب افزایش یاکاهش فعالیت سیتوکروم (پروتئین ساعت  بیولوژیکی) می شود، متمرکز نمایند.

منبع: www.sciencedaily.com