Stoffwechsel: Exzessive Fettaufnahme kann die innere Uhr durcheinander bringen

Der Tag-Nacht-Rhythmus des Körpers - die innere Uhr, die physiologische Prozesse regelt - kann durch das vermehrte Essen von Fett verändert werden, sagen Wissenschaftler (1). Diese überraschende Entdeckung legt eine komplexe Interaktion zwischen innerer Uhr und Stoffwechsel nahe, mit Auswirkungen auf bestimmte Erkrankungen wie Diabetes und Adipositas. Der Tag-Nacht-Rhythmus ist ein beinahe 24-Stunden-Kreislauf, von dem man weiß, dass er durch Sonnenlicht und Essenszeiten beeinflusst wird. Frühere Studien haben gezeigt, dass ein gestörter Tag-Nacht-Rhythmus dazu führt, dass Menschen Hunger auf fetthaltige Nahrung bekommen. Und eine neue Studie hat erbracht, dass Kinder, die an Schlafmangel leiden, Übergewicht riskieren (2). Dies ist ein Thema von zunehmendem Interesse und Wissenschaftler versuchen die Verbindung zwischen gestörtem Tag-Nacht-Rhythmus und Erkrankungen wie Adipositas, Herzkrankheiten und Diabetes aufzuklären (3).

Joseph Bass, Endokrinologe an der Northwestern University in Evanston, Illinois, verabreichte einer Gruppe männlicher Mäuse eine Diät, bei der 45 Prozent der Kalorien von Fetten stammten, und beobachtete ihr tägliches Verhalten am Laufrad. Mäuse, die hoch fetthaltige Nahrung bekamen, zeigten einen Rhythmus von 23,8 Stunden pro Tag, wogegen die innere Uhr der Mäuse der Kontrollgruppe, die nur 16 Prozent ihrer Kalorien ausFett bezogen, 23,6 Stunden lief. Die Umstellung der inneren Uhr zeigte sich, bevor die Mäuse Gewicht zulegten. "Dies ist das erste Mal, das eine Veröffentlichung tatsächlich die Auswirkungen der Ernährung auf molekulare und Verhaltensmuster gezeigt hat", sagt Eve Van Cauter, Schlafforscherin an der University of Chicago in Illinois, die nicht an der Studie beteiligt war. "Für Menschen würde das bedeuten, dass die Betroffenen ernsthafte Schwierigkeiten haben, zu einer vernünftigen Zeit schlafen zu gehen", fügt sie hinzu. "Das könnte zu Schlaflosigkeit oder nächtlichem Essen führen", was wiederum das Risiko für Adipositas und Diabetes erhöhen würde. Die Verbindung zwischen Tag-Nacht-Rhythmus und Stoffwechsel ist nicht überraschend, sagt Bass, denn beide Systeme teilen etliche molekulare Signalwege. Die Expressionsmuster einiger am Lipidstoffwechsel beteiligter Gene verändern sich in 24-Stunden-Zyklen und etliche Rezeptoren, die durch Sterole aktiviert werden, regulieren die Expression mit der inneren Uhr assoziierter Gene (4). Darüber hinaus zeigen Mäuse, die Mutationen dieser Gene tragen, Anzeichen metabolischer Dysregulation, darunter Adipositas und veränderte Expressionsmuster der Gene, die mit der Appetitregulation in Zusammenhang stehen (5).

Wie genau eine stark fetthaltige Ernährung den Tag-Nacht-Rhythmus stört, bleibt unklar, aber die Suche geht weiter. "Wenn wir die zugrunde liegenden Mechanismen entschlüsseln können, eröffnet das letztlich möglicherweise neue Wege, den Stoffwechsel zu beeinflussen", sagt Brass. Studien haben gezeigt, dass die Aktivität zweier, die innere Uhr regulierender Proteine vom Nährstoffstatus der Zelle abhängt (6), erklärt er. Andere merken an, dass die Verbindung zwischen Nährstoffstatus und innerer Uhr eine indirekte sein könnte. Die Essgewohnheiten der Mäuse, die die hoch fetthaltige Diät erhielten, veränderten sich ebenfalls - sie aßen mehr und nahmen über den Tag mehr Kalorien auf, während Mäuse normalerweise schlafen. Es wäre möglich, dass die Veränderung der Essgewohnheiten ihre innere Uhr veränderte und nicht direkt die spezifischen Nährstoffe, sagt Hitoshi Ando von der Kanazawa University in Japan. Ando untersuchte die Auswirkungen fettiger Nahrung auf weibliche Mäuse, fand jedoch nur minimale Effekte (7). Die Gründe für diese Diskrepanz sind Ando zufolge unklar.

(1) Kohsaka, A. et al . Cell Metab. 6, 414-421 (2007). (2) Lumeng, C. et al . Pediatrics 120, 1020-1029 (2007). (3) Pearson, H. Nature 443, 261-263 (2006). (4) Yang, X. et al . Cell 126, 801-810 (2006). (5) Turek, F. W. et al . Science 308, 1043-1045 (2005). (6) Rutter, J., Reick, M., Wu, L. C. & McKnight, S. L. Science 293, 510-514 (2001). (7) Yanagihara, H. et al . Chronobiol. Int. 23, 905-914 (2006).

Dieser Artikel wurde erstmals am 6.11.2007 bei news@nature.com veröffentlicht. doi: 10.1038/450141b. Übersetzung: Sonja Hinte. © 2007, Macmillan Publishers Ltd

Heidi Ledford