Essen nach 20 Uhr = gestörter Glukosestoffwechsel? Wie die Leber die Uhrzeit zu Lesen vermag

Die Leber übernimmt eine Schlüsselfunktion in der Aufrechterhaltung der Glukosehomöostase. Sie ist sowohl in der Lage Glukose, die aus dem Darm in das Blut einströmt, aufzunehmen und diese nach dem Umbau in Glykogen zu speichern, als auch das Glykogen zu spalten und in Form von Glukose bei drohender Unterzuckerung wieder an das Blut abzugeben.

Prof Dr. Reinke und Prof. Dr. Schmid erklärten in ihren Vorträgen zur Relevanz zirkadianer Rhythmen für den Leberstoffwechsel sowie zur Chronobiologie und dem Energiestoffwechsel unter anderem welchen tageszeitlichen Schwankungen die Blutzuckerregulation durch die Leber unterliegt.

Eine Studie konnte zeigen, dass die Glukosetoleranz abhängig von der Uhrzeit im Tagesverlauf schwankt. Bei Verabreichung einer konstanten Glukose-Infusion bzw. oraler Glukose stieg der Blutzucker der Probanden besonders ab 20 Uhr und während der Nachtstunden deutlicher stäker an, als während des Tages. Dieser uhrzeitabhängige Blutzuckeranstieg, hängt mit der zirkadianen Rhythmik der Glukosetoleranz zusammen. Nahezu alle Körperfunktionen werden durch die zirkadiane Uhr – diese ist in jeder einzelnen Körperzelle vorhanden – kontrolliert. Damit die innere Uhr funktioniert, interagieren ein Aktivator und ein Repressor in einem dynamischen Transkriptions-Translations-Rückkopplungsprozess miteinander, der wiederum mit der Außenwelt synchronisiert wird. Gesteuert wird diese Anpassung an die äußere Uhr durch eine Art „Masteruhr“ im Hypothalamus. Diese leitet Lichtsignale über die Augen direkt ins ZNS und weiter in die Zellen. Bleibt die Nahrungszufuhr über einen längeren Zeitraum aus (bspw. während der Nacht), erreicht die Expression des Glukoseabgabesystems in der Leber ihr Maximum, sodass ein Unterzuckerungszustand abgewendet werden kann.
Die zirkadiane Uhr der Leberzellen kontrolliert somit die Transkription metabolischer Schlüsselenzyme. In einem Mausexperiment führte das Abschalten der „Leberuhr“ zur nächtlichen Unterzuckerung der Tiere mit einer folgenden Ohnmacht, da der Glukosemangel nicht ausgeglichen werden konnte. Metabolische Störungen entstehen aber nicht nur, wenn die zirkadiane Uhr der Leberzellen beispielsweise durch eine high-fat-diet zerstört wird, sondern auch dann, wenn die innere Uhr zwar funktioniert, aber nicht synchron mit der Umwelt tickt. Diesem Risiko sind insbesondere schichtarbeitende Personen, aber auch Personen, die unter Schlafstörungen leiden, ausgesetzt. Das normalerweise rhythmisch oszillierende Transkriptom gerät dann außer Kontrolle, sodass keine Regelmäßigkeiten der Genexpression mehr erkennbar sind (s. Abb. 1). Der Effekt auf den Glukosestoffwechsel zeigt sich darüber hinaus dadurch, dass eine Pyruvat-Injektion bei schichtarbeitenden Mäusen (diese wurden in der Studie künstlich in eine Art „Schichtarbeitsmodell“ versetzt) die Glukoneogenese nicht im gleichen Maße aktiviert, wie bei der Kontrollgruppe.
Leidet nun eine schichtarbeitende Person zusätzlich unter Schlafstörungen führt ein additiver Mechanismus zur Verdopplung des Risikos für metabolische Störungen. Als Goldstandard zur Prävention gilt: „Ohne Wecker leben!“.

Abb. 1: Tageszeitliche Expression rhythmisch exprimierter Gene in der Leber. Links: Kontrolle rechts: Schichtarbeitende Mäuse (Barclay et al. 2012)

Noreen Neuwirth

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