US-Studie mit Mäusen

Fettleibigkeit bringt die innere Uhr aus dem Takt

(Bild: APA/dpa/Waltraud Grubitzsch)

Bei Fettleibigkeit gerät die innere Uhr aus dem Takt, wie amerikanische Forscher jetzt in Tierversuchen am Beispiel der Herz-Kreislauf-Funktion herausfanden. Sie stellten fest, dass bei Mäusen normalerweise die Aktivität eines gefäßerweiternden Enzyms tagesrhythmisch schwankt. Bei fettleibigen Tieren war diese Rhythmik entweder verändert oder gar nicht mehr vorhanden. Das könnte etwa die Ursache für Schlafprobleme bei Fettleibigkeit sein.

Zudem hatte bei diesen Mäusen ein Gen der inneren Uhr in den Zellen der Blutgefäße sein natürliches, im Tagesverlauf wellenförmig schwankendes Aktivitätsmuster verloren, berichteten die Wissenschaftler auf der Tagung Experimental Biology 2011 in Washington. Weitere Arbeiten sollen nun klären, auf welche Weise starkes Übergewicht den molekularen Mechanismus der inneren Uhr verändert.

"Aufgrund dieser Ergebnisse wissen wir jetzt, dass Fettleibigkeit die zeitliche Steuerung von Funktionen des Kreislaufsystems beeinträchtigt", sagte David Stepp von der Georgia Health Sciences University in Augusta, der Leiter des Forscherteams. Fettleibige leiden häufig unter Schlafproblemen, die auf einem gestörten Schlaf-Wach-Rhythmus beruhen. So haben diese Menschen unter anderem oft das Bedürfnis, mitten in der Nacht zu essen.

Biologische Uhr steuert Körperfunktionen
Aber nicht nur die körperliche Aktivität, sondern sämtliche Körperfunktionen unterliegen einem etwa 24-stündigen Rhythmus, der sich in der Evolution als Anpassung an den natürlichen Tag-Nacht-Wechsel entwickelt hat. Die Steuerzentrale dieser biologischen Uhr sitzt im Vorderhirn und koordiniert über Botenstoffe Uhren-Gene in jeder Zelle des Körpers. Das führt dazu, dass beispielsweise Körpertemperatur, Hormonproduktion, Pulsfrequenz und Blutdruck einen jeweils typischen tagesrhythmischen Verlauf zeigen.

Die Forscher um Stepp untersuchten, wie sich die Funktion von Herz und Gefäßen bei Mäusen innerhalb eines Tages auf genetischer Ebene verändert. Zunächst fanden sie heraus, dass bei schlanken Tieren die Aktivität des Enzyms eNOS (endotheliale Stickstoffmonoxid-Synthase) in den inneren Blutgefäßzellen zwischen hohen Werten am Abend und niedrigen Werten am Morgen schwankte. Dieses Enzym setzt den Botenstoff Stickstoffmonoxid frei, der die Blutgefäße erweitert und den Blutdruck senkt.

Enzymaktivität verändert
Bei den fettleibigen Mäusen waren die Höchst- und Tiefstwerte der Enzymaktivität entweder zeitlich verschoben oder das Enzym blieb den ganzen Tag über in seiner Aktivität nahezu unverändert. Außerdem konnten die Wissenschaftler bei den kranken Tieren eine Fehlregulation des Gens "Clock" in den Blutgefäßzellen nachweisen. Das ist eines der Gene, die auf die Signale der zentralen inneren Uhr reagieren und die tagesrhythmischen Prozesse der Zelle steuern.

Normalerweise steigt und sinkt seine Aktivität regelmäßig im Verlauf des Tages. Bei den stark übergewichtigen Mäusen blieb sie unverändert. Wie die Krankheit das rhythmische Ein- und Ausschalten des Clock-Gens und damit auch die Rhythmik der eNOS-Produktion verhindert, wissen die Forscher noch nicht.