Insulinresistenz bekämpfen oder Energieverbrennung erhöhen – könnte die innere Uhr, die Stoffwechselvorgänge in Muskelzellen steuert, eventuell einen Ansatzpunkt dafür bieten? Eine internationale Forschergruppe mit Beteiligung des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) hat den 24-Stunden-Stoffwechsel-Rhythmus der Muskelzellen untersucht und dabei ein ganzes Stoffwechselnetzwerk aufgedeckt.
Quasi alle Zellen des menschlichen Körpers besitzen eine eigene innere Uhr. Sie steuert sämtliche Vorgänge, die nicht gleichzeitig stattfinden oder nicht mit immer gleicher Intensität ablaufen sollen, beispielsweise die Verwertung von Nährstoffen wie Fett und Proteinen. Gerät die innere Uhr des Körpers aber aus dem Takt, so kann das schwere Folgen für den Stoffwechsel haben. So ist beispielsweise bekannt, dass Menschen, die viel im Schichtdienst arbeiten, besonders anfällig für Stoffwechselkrankheiten wie Diabetes sind.
Das Wissenschaftlerteam hat nun zwei Proteine untersucht, die maßgeblich die innere Uhr der Muskelzellen regulieren und den 24-Stunden-Stoffwechsel-Rhythmus der Muskeln vorgeben. Diese beiden Moleküle binden an die DNA und stoßen alle nachfolgenden Prozesse an. In Muskelzellen von Mäusen konnten die Forscherinnen und Forscher die Aktivität dieser beiden Proteine im Tagesverlauf sehr genau ermitteln. Aufbauend auf früheren Studien untersuchten sie den Auf- und Abbau von Fetten und Proteinen.
Innere Uhr reguliert Fettspeicher und Zuckerstoffwechsel
Bestimmte Stoffwechselvorgänge sind vor allem in den Stunden vor dem Aufwachen besonders ausgeprägt, wohl um die Muskeln auf den kommenden Tag vorzubereiten. Beispielsweise das Speichern von Fett, der Zuckerstoffwechsel oder die Sensitivität gegenüber dem Hormon Insulin würden nachts von den Regulatoren der inneren Uhr angeschaltet, so die Autoren. Gleichzeitig würden gegenläufige Prozesse wie die Fettsäureoxidation oder der Proteinabbau heruntergefahren.
Im letzten Schritt untersuchten die Forschenden Eingriffsmöglichkeiten in diese Vorgänge. Dazu beobachteten sie Mäuse, bei denen die oben beschrieben Proteine fehlten. Ohne ihre innere Uhr bildeten die Tiere deutlich weniger Fettmasse und die Produktion von Muskelproteinen wurde erhöht. Zusammengenommen decke die Arbeit, deren Ergebnisse im Journal „PLOS Biology“ veröffentlicht wurden, auf mehreren Ebenen ein ganzes Stoffwechselnetzwerk auf, so die Autoren. Biologisch spannend sei dabei auch, dass der Taktgeber dafür nicht wie zu vermuten zentral im Gehirn sitzt, sondern die innere Uhr der Muskelzellen selbst sei.
Langfristig wollen die Autoren die Mechanismen auch im Menschen untersuchen und eine Möglichkeit finden, darin einzugreifen. So wäre es demnach denkbar, eine Insulinresistenz bei Typ-2-Diabetes zu bekämpfen, oder die Energieverbrennung anzukurbeln, um krankhaftes Übergewicht zu reduzieren.
