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Atlas des zirkadianen Stoffwechsels

In einer umfangreich angelegten Studie wurde über 24 Stunden ein Stoffwechselprofil mehrerer Organe und Gewebe von Mäusen bei normaler und bei fettreicher Ernährung angefertigt: Heraus kam eine Übersicht, wie die verschiedenen Stoffwechselprozesse im Körper miteinander verzahnt sind und welche Zeitfenster sich für Therapien gegen Adipositas anbieten. Die Ergebnisse haben Forscherinnen und Forscher des DZD, des Helmholtz Zentrum München und der Universität von Kalifornien-Irvine jetzt in ‚Cell‘ veröffentlicht.

Immunfluoreszenz von Muskelfasertypen. Quelle: Kenneth Dyar

Die Wissenschaftler haben über 24 Stunden Stoffwechselprofile von acht verschiedenen Geweben gleichzeitig erstellt. Untersucht wurden der Nucleus suprachiasmaticus im Hypothalamus (gilt bei Säugetieren als Haupt-Taktgeber für die zirkadianen Rhythmen) 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 die Forscher die Daten bei normaler und bei fettreicher Ernährung erhoben. Es ist bekannt, dass fettreiche Nahrung den 24-Stunden-Rhythmus stört und Stoffwechselkrankheiten verursacht. Die zeitliche Betrachtung des Gewebestoffwechsels in dieser Studie ermöglicht jetzt Einblicke, wie sich dieser etwa bei Adipositas und Diabetes verändert.

Die Ergebnisse: Zuviel Fett in der Nahrung bringt den Stoffwechsel durcheinander. Statt einer geordneten Abfolge der Energiegewinnung aus Fett und Zucker - wie bei einer normalen Ernährung - dominiert bei einer fettreichen Ernährung der Fettstoffwechsel. Diese Veränderung hat auch Auswirkungen auf die Insulinresistenz der Muskelzellen, die als Folge entstehen kann.

Die Arbeit bietet 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.

Original-Publikation:
Dyar, KA. et al. (2018): Atlas of Circadian Metabolism Reveals System-wide Coordination and Communication between Clocks. Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2018.08.042