ЦИРКАДНЫЕ РИТМЫ И МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ В ЖИВОТНЫХ КЛЕТКАХ. ЧАСТЬ I. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЧАСОВ

В статье обзорного характера рассматриваются вопросы природы, свойств, организации и функционирования циркадных ритмов и их значение в регуляции физиологических процессов. Анализируются также молекулярно- генетические аспекты биологических часов и вопросы их взаимосвязи с метаболизмом липидов. Одними из наиболее важных процессов в организме являются метаболические циркадные ритмы. Установлено, что существует прямая зависимость между синхронозом и процессами регуляции синтеза, всасывания и секреции липидов. При этом связь отмечается на нескольких уровнях: биохимическом, молекулярном и генетическом. Особое внимание уделено влиянию циркадных ритмов на функционирование и строение кожи и жировой ткани, которые, в свою очередь, обладают автономными циркадными осцилляторами. При этом часовые гены регулируют активность многочисленных тканеспецифичных генов, тем самым переводя суточную информацию в физиологически значимые сигналы. Значительная часть работы посвящена вопросам десинхроноза, его причинам и последствиям. Суточные нарушения, вызванные внешними или внутренними факторами, могут привести к срыву регуляторных систем организма, который заключается в развитии метаболических нарушений и тканевых повреждений, что в свою очередь может привести к дезадаптации организма. 

1. Halberg, F. Chronobiology: methodological problems / F. Halberg // Acta. Med. Rom. – 1980. – N 18. – P. 399–440.

2. Семак, И. В. Физиологические и биохимические механизмы регуляции циркадных ритмов / И. В. Семак, В. А. Кульчицкий // Тр. Белорус. гос. ун-та. Сер.: Физиол., биохим. и молекуляр. основы функционирования биосистем. – Минск, 2007. – Т. 2, ч. 1. – С. 17–37.

3. Froy, O. Long-lived αMUPA transgenic mice exhibit pronounced circadian rhythms / O. Froy, N. Chapnik, R. Miskin // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. – 2006. – Vol. 291. – P. E1017–E1024.

4. Obesity and metabolic syndrome in circadian Clock mutant mice / F. W. Turek [et al.] // Science. – 2005. – Vol. 308. – P. 1043–1045.

5. Brain and muscle arnt-like protein-1 (BMAL1), a component of the molecular clock, regulates adipogenesis / S. Shimba [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2005. – Vol. 102 (34). – Р. 12071–12076.

6. Заморский, И. И. Латеральное ядро перегородки мозга: морфологическая и функциональная организация, роль в формировании хроноритмов / И. И. Заморский, В. Ф. Мыслицкий, В. П. Пишак // Успехи физиол. наук. – 1998. – Т. 29, № 2. – С. 68–87.

7. Herzog, E. D. Clock controls circadian period in isolated suprachiasmatic nucleus neurons / E. D. Herzog, J. S. Taka- hashi, G. D. Block // Nat. Neurosci. – 1998. – Vol. 1. – Р. 708–713.

8. Reppert, S. M. Coordination of circadian timing in mammals / S. M. Reppert, D. R. Weaver // Nature. – 2002. – Vol. 418. – Р. 935–941.

9. Posttranslational mechanisms regulate the mammalian circadian clock / C. Lee [et al.] // Cell. – 2001. – Vol. 107. – Р. 855–867.

10. Solt, L. A. Regulation of circadian behaviour and metabolism by synthetic REV-ERB agonists / L. A. Solt, Y. Wang, S. Banerjee // Nature. – 2002. – Vol. 485 (7396). – Р. 62–68.

11. Хавинсон, В. Х. Старение эпифиза / В. Х. Хавинсон, А. Г. Голубев // Успехи геронтологии. – 2002. – Т. 9. – С. 67–72.

12. Арушанян, Э. Б. Гормон эпифиза мелатонин – новое ноотропное средство? / Э. Б. Арушанян // Эксперим. и клин. фармакология. – 2005. – Т. 68, № 3. – С. 74–79.

13. Jouvet, M. Sleep and serotonin: an unfinished story / M. Jouvet // Neuropsychopharmacology. – 1999. – Vol. 21. – Suppl. 2. – P. 24S–27S.

14. Reiter, R. J. Medical implications of melatonin: receptor-mediated and receptor-independent actions / R. J. Reiter // Adv. Med. Sci. – 2007. – P. 211–228.

15. Bartness, T. J. Sympathetic and sensory innervation of white adipose tissue / T. J. Bartness, C. K. Song // J. Lipid. Res. – 2007. – Vol. 48. – P. 1655–1672.

16. Maenura, K. Circardian Rhythms in CNS and Peripheral Clock Disorders: Role of the Biological Clock in cardiovascular diseases / K. Maenura, N. Taceda, R. Nagai // J. Farmocol. Sci. – 2007. – Vol. 103. – Р. 134–138.

17. Alonso-Vale, M. I. Melatonin and the circadian entrainment of metabolic and hormonal activities in primary isolated adipocytes / M. I. Alonso-Vale, S. Andreotti, P. Y. Mukai // J. Pineal. Res. – 2008. – Vol. 45. – Р. 422–429.

18. Ando, H. Rhythmic messenger ribonucleic acid expression of clock genes and adipocytokines in mouse visceral adipose tissue / H. Ando, H. Yanagihara, Y. Hayashi // Endocrinology. – 2005. – Vol. 146. – Р. 5631–5636.

19. Wolden-Hanson, T. Daily melatonin administration to middle-aged male rats suppresses body weight, intraabdominal adiposity, and plasma leptin and insulin independent of food intake and total body fat / T. Wolden-Hanson // Endocrinology. – 2000. – Vol. 141. – Р. 487–497.

20. Cardinali, D. P. Melatonin and the metabolic syndrome: physiopathologic and therapeutical implications / D. P. Cardi- nali, P. Cano, V. Jiménez-Ortega // Neuroendocrinology. – 2011. – Vol. 93. – Р. 133–142.

21. Scheer, F. A. Day/night variations of high-molecular-weight adiponectin and lipocalin-2 in healthy men studied under fed and fasted conditions / F. A. Scheer, J. L. Chan, J. Fargnoli // Diabetologia. – 2010. – Vol. 53. – Р. 2401–2405.

22. Adiponectin receptor signaling in the brain / J. Thundyil [et al.] // Br. J. Pharmacol. – 2012. – Vol. 165. – Р. 313–327.

23. Yang, W. S., Lee W. J. Weight reduction increases plasma levels of an adipose-derived anti-inflammatory protein, adiponectin / W. S. Yang, W. J. Lee // J. Clin. Endocrinol. Metab. – 2001. – Vol. 86. – Р. 3815–3819.

24. Factors related with adiponectinemia in obese and normal-weight women and with its variation in weight loss programs / J. Silva-Nunes [et al.] // Obes. Facts. – 2013. – Vol. 6. – Р. 124–133.

25. Melatonin attenuates dextran sodium sulfate induced colitis with sleep deprivation: possible mechanism by microar-ray analysis / S. H. Chung [et al.] // Dig. Dis. Sci. – 2014. – Vol. 59. – Р. 1134–1141.

26. Diamond, F. B. Jr. Leptin and the adipocyte endocrine system / F. B. Jr. Diamond, D. C. Eichler // Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. – 2002. Sep. 39 (4–5). – Р. 499–525.

27. Acylated and desacyl ghrelin stimulate lipid accumulation in human visceral adipocytes / A. Rodríguez [et al.] // Inter. J. of Obesity. – 2009. – Vol. 33 (5). – Р. 541–552.

28. Ghrelin induces adiposity in rodents / M. Tschop [et al.] // Nature. – 2000. – Vol. 407. – P. 908–913.

29. Panda, S. Coordinated transcription of key pathways in the mouse by the circadian clock / S. Panda // Cell. – 2002. – Vol. 109. – Р. 307–320.

30. Yan, J. Analysis of Gene Regulatory Networks in the Mammalian Circadian Rhythm / J. Yan // PLOS Computational Biology. – 2005. – Vol. 4 (10). – Р. e1000193.

31. Чернышева, М. П. Временная структура биосистем и биологическое время / М. П. Чернышева. – СПб.: Написано пером, 2014. — 172 с.

32. Delay in feedback repression by cryptochrome 1 is required for circadian clock function / M. Ukai-Tadenuma [et al.] // Cell. – 2011. – Vol. 144. – Р. 268–281.

33. Albrecht, U. Timing to perfection: the biology of central and peripheral circadian clocks / U. Albrecht // Neuron. – 2012. – Vol. 74. – Р. 246–260.

34. Yang , X. Nuclear receptors, metabolism, and the circadian clock / X. Yang , K. A. Lamia, R. M. Evans // Cold. Spring Harb. Symp. Quant. Biol. – 2007. – Vol. 72. – Р. 387–394.

35. Transcriptional coactivator PGC-1α integrates the mammalian clock and energy metabolism / C. Liu [et al.] // Nature. – 2007. – Vol. 447. – Р. 477–481.

36. Effects of the endogenous clock and sleep time on melatonin, insulin, glucose and lipid metabolism / L. Morgan [et al.] // J. Endocrinol. – 1998. – Vol. 157. – Р. 443–451.

37. Network features of the mammalian circadian clock / J. E. Baggs [et al.] // PLOS. Biol. – 2009. – Vol. 7. – Р. e52.

38. Pan, X. Clock is important for food and circadian regulation of macronutrient absorption in mice / X. Pan, M. M. Hussain // J. Lipid. Res. – 2009. – Vol. 50. – Р. 1800–1813.

39. Circadian variations in gene expression in rat abdominal adipose tissue and relationship to physiology / S. Sukumaran [et al.] // Physiol. Genomics. – 2010. – Vol. 42A (2). – Р. 141–152.

40. Brain and muscle arnt-like protein-1 (BMAL1), a component of the molecular clock, regulates adipogenesis / S. Shimba [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2005. – Vol. 102 (34). – Р. 12071–12076.

41. Circadian regulation of electrolyte absorption in the rat colon / M. Soták [et al.] // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. – 2011. – Vol. 301. – P. G1066–G1074.

42. Back, P. Regulation of cholesterol biosynthesis in rat liver: Diurnal changes of activity and influence of bile acids / P. Back, B. Hamprecht, F. Lynen // Arch. Biochem. Biophys. – 1969. – Vol. 133. – P. 11–21.

43. Hamprecht , B. Rhythmic changes of hydroxymethylglutaryl coenzyme a reductase activity in livers of fed and fasted rats / B. Hamprecht, C. Nüssler, F. Lynen // FEBS Lett. – 1969. – Vol. 4. – P. 117–121.

44. Ho, K. Circadian rhythm of cholesterol biosynthesis: Dietary regulation in the liver and small intestine of hamsters / K. Ho // Int. J. Chronobiol. – 1979. – Vol. 6. – P. 39–50.

45. High-fat diet disrupts behavioral and molecular circadian rhythms in mice / A. Kohsaka [et al.] // Cell Metab. – 2007. – Vol. 6. – P. 414–421.

46. Adipose-specific peroxisome proliferator-activated receptor gamma knockout causes insulin resistance in fat and liver but not in muscle / W. He [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2003. – Vol. 100 (26). – P. 15712–15717.

47. Cristancho, A. Forming functional fat: A growing understanding of adipocyte differentiation / A. Cristancho, M. Lazar // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. – 2011. – Vol. 12 (11). – P. 722–734.

48. Li, M.-D. The role of circadian clocks in metabolic disease / M.-D. Li, C.-M. Li, Z. Wang // Yale J. Biol. Med. – 2012. – Vol. 85 (3). – P. 387–401.