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Wie Ernährung den Rhythmus im Körper beeinflusst Taktloser Stoffwechsel bei fettreicher Kost

| Redakteur: Christian Lüttmann

Das Leben vieler Menschen richtet sich nach der Uhr: Wecker, Arbeit, Mittagspause, Feierabend, Bett – der Alltag ist klar strukturiert. Auch im Körper gibt es einen Rhythmus, der in 24-Stunden-Zyklen die Stoffwechselprozesse regelt. Wie sich fettreiche Ernährung auf diesen Bio-Takt auswirkt haben Forscher unter Beteiligung des Helmholtz Zentrum München genauer untersucht.

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Der Stoffwechsel im menschlichen körper folgt einem 24-Stunden Rhythmus. (Symbolbild)
Der Stoffwechsel im menschlichen körper folgt einem 24-Stunden Rhythmus. (Symbolbild)
(Bild: Pixabay/bodymybody, gemeinfrei / CC0 )

München – Überall und zu jeder Zeit finden in unserem Körper Stoffwechselvorgänge statt: Nahrung wird zerlegt, Gewebe aufgebaut, Abbauprodukte entsorgt. Doch all diese Vorgänge laufen nicht einfach unkontrolliert durcheinander. Um Wechselwirkungen und Chaos zwischen all den verschiedenen Prozessen zu vermeiden, werden sie durch so genannte zirkadiane oder 24-Stunden-Rhythmen geordnet.

„Man kann sich das vorstellen wie in einem Orchester“, sagt Dr. Dominik Lutter, Gruppenleiter am Institut für Diabetes und Adipositas (IDO) des Helmholtz Zentrums München. „Damit das Zusammenspiel harmonisch wird, können die einzelnen Instrumente nicht einfach drauflos spielen, sondern müssen eingetaktet werden. Genauso verhält es sich beim Stoffwechsel und den Takt geben die zirkadianen Rhythmen vor.“

Acht „Instrumente“ beobachtet

Um das körperweite Zusammenspiel des Stoffwechsels zu beleuchten, haben die Wissenschaftler über 24 Stunden Stoffwechselprofile von acht verschiedenen Geweben gleichzeitig erstellt. Untersucht wurden der Nucleus suprachiasmaticus im Hypothalamus, der bei Säugetieren als Haupt-Taktgeber für die zirkadianen Rhythmen gilt, sowie der präfrontale Cortex, Muskeln, Leber, braunes und weißes Fettgewebe, Blutserum und Sperma.

„Um zu verstehen, wie die Ernährung die zeitliche Koordination der Gewebe und den 24-Stunden-Stoffwechsel beeinflusst, haben wir die Daten bei normaler und bei fettreicher Ernährung erhoben“, ergänzt IDO-Wissenschaftler Dr. Kenneth Dyar. „Es war bekannt, dass fettreiche Nahrung den 24-Stunden-Rhythmus stört und Stoffwechselkrankheiten verursacht. Die zeitliche Betrachtung des Gewebestoffwechsels in unserer Studie gibt uns jetzt Einblicke, wie sich dieser etwa bei Adipositas und Diabetes verändert.“

Fettes Essen stört den Takt

In der Tat konnten die Forscher beobachten wie das Zuviel an Fett in der Nahrung den Stoffwechsel durcheinander bringt. „In den Muskeln konnten wir beispielsweise bei normaler Ernährung eine sehr geordnete Abfolge der Energiegewinnung aus Fett und Zucker feststellen“, berichtet Dyar. „Bei fettreicher Ernährung ging dieses typische Muster hingegen total verloren und der Fettstoffwechsel dominierte. Diese Veränderungen haben auch Auswirkungen auf die Insulinresistenz der Muskelzellen, die als Folge entstehen kann.“

Links: Dr. Dominik Lutter; Rechts: Dr. Kenneth Dyar
Links: Dr. Dominik Lutter; Rechts: Dr. Kenneth Dyar
(Bild: Helmholtz Zentrum München)

Insgesamt bietet die Arbeit einen Überblick, wann welcher Stoffwechselprozess im jeweiligen Gewebe abläuft. Neben bisher unbekannten Zusammenhängen erschließen sich laut den Autoren dadurch auch Zeitfenster, wann stoffwechselwirksame Medikamente besonders erfolgsversprechend eingesetzt werden könnten. „Wenn man bei dem Bild mit dem Orchester bleiben möchte, haben wir nun eine erste Partitur des Stoffwechsels in der Hand und verstehen das filigrane Zusammenspiel der Instrumente“, fasst Lutter zusammen. „Im nächsten Schritt möchten wir lernen, wie wir alle im Orchester dazu bringen können, im Einklang zu spielen, wenn wir aus dem Takt geraten sind.“

Die Arbeit entstand unter der Aufsicht von Prof. Dr. Paolo Sassone-Corsi (University of California, Irvine), Dr. Kristin Eckel-Mahan (University of Texas Health Science Center at Houston) sowie Prof. Dr. Jerzy Adamski und Prof. Dr. med. Dr. h.c. Matthias Tschöp vom Helmholtz Zentrum München, was Tschöp seit August als Wissenschaftlicher Geschäftsführer und Sprecher der Geschäftsführung leitet.

Originalpublikation: Dyar, KA. et al.: Atlas of Circadian Metabolism Reveals System-wide Coordination and Communication between Clocks. Cell, Volume 174, ISSUE 6, P1571-1585.e11, September 06, 2018; DOI: 10.1016/j.cell.2018.08.042

(ID:45485641)