Studi mengaitkan gangguan ritme sirkadian dengan obesitas dan diabetes

Sebuah studi baru yang diterbitkan dalam Journal of Clinical Investigation meninjau bukti gangguan ritme sirkadian, kesehatan metabolisme, dan gen siklus keluaran lokomotor sirkadian (jam).

Rutinitas kehidupan sehari-hari terkait dengan lingkungan, yang mengarah pada evolusi ritme sirkadian. Isyarat seperti suhu, sinar matahari, makanan, dan suara, yang disebut "zeitgebers," mengadaptasi ritme sirkadian dengan kondisi eksternal. Bukti yang berkembang menghubungkan gangguan sirkadian atau zeitgebers dengan hasil manusia yang merugikan. Tinjauan komprehensif tentang hubungan antara kesehatan metabolik dan ekspresi gen sirkadian masih kurang. Studi ini merangkum dan membandingkan bukti dari model hewan dengan data epidemiologi untuk meningkatkan pemahaman tentang kontribusi gangguan sirkadian dan ekspresi gen jam terhadap patologi yang berhubungan dengan kesehatan metabolik.

Ritme sirkadian pada model hewan

Penggerak genetik ritme sirkadian pada hewan pertama kali ditemukan pada lalat buah Drosophila melanogaster, yang menunjukkan bahwa gen periode (per) dan protein (PER) penting untuk ritme sirkadian. Penelitian lebih lanjut mengonfirmasi hasil ini dan mengidentifikasi gen jam kunci tambahan, seperti ARNT-like 1 (BMAL1) pada otak dan otot, kriptokrom (CRY), dan ortolog PER (PER1–PER3).

Tikus dengan gen jam yang bermutasi menunjukkan waktu makan yang berubah dan mengonsumsi lebih banyak kalori, yang menyebabkan sindrom metabolik dan obesitas, serta ritme aktivitas yang menurun. Perubahan metabolik serupa telah dicatat pada model tikus lain dengan mutasi pada komponen jam molekuler.

Homeostasis glukosa dan ekspresi gen

Homeostasis glukosa diatur oleh mekanisme pensinyalan gen tertentu yang dikendalikan oleh CCG tertentu. Penelitian menunjukkan bahwa pada tikus dengan ekspresi BMAL1 normal dalam sel β pankreas, dimer BMAL1/CLOCK terikat pada situs pengatur, yang mengarah pada transkripsi target selain sel hati. Tikus dengan ekspresi BMAL1 yang terganggu mengalami intoleransi glukosa.

Studi epidemiologi dan populasi

Bukti awal dari analisis epidemiologi pekerja shift malam menunjukkan bahwa kesehatan metabolik terganggu oleh gangguan sirkadian. Studi Nurses' Health mencatat bahwa peserta yang bekerja shift malam mengalami peningkatan asupan kalori, durasi tidur yang lebih pendek, dan lebih mungkin mengalami obesitas.

Ekspresi gen CCG dan gangguan sirkadian

Sebuah studi terhadap 18 perawat menemukan bahwa pekerja shift memiliki lebih sedikit gen ritmik dalam sel mononuklear darah tepi mereka daripada pekerja shift siang. Studi lain terhadap 60 perawat menemukan ekspresi diferensial dari hampir semua CCG. Dalam studi terpisah, 22 peserta mengalami desinkronisasi paksa selama 28 jam sehari, dengan waktu tidur yang digeser empat jam setiap malam.

Patologi metabolik dan gen CCG

Mungkin ada hubungan dua arah antara ekspresi CCG dan kesehatan metabolisme, karena memburuknya kesehatan metabolisme dapat mengubah ekspresi CCG secara spesifik pada jaringan. Satu penelitian terhadap 28 wanita obesitas dan 21 wanita kurus tanpa diabetes menunjukkan perubahan ekspresi berbagai CCG pada individu obesitas.

Kesimpulan

Semakin banyak bukti yang menghubungkan aktivitas gen jam dengan hasil metabolisme patologis. Dampak pengganggu sirkadian bergantung pada durasi dan kualitas paparan. Kerja shift dalam jangka waktu lama dapat mencegah organ dalam memulihkan ritme normal. Penelitian tambahan diperlukan untuk memperdalam basis bukti dan meningkatkan pemahaman tentang hubungan ini.