Guinguette Marais Poitevin

Nachts wach zu sein und tagsüber zu schlafen kann die Rhythmen bestimmter Stoffwechselwege stören. Pranodhm/iStock/Thinkstock

Sie wachen auf, haben Hunger und schlafen jeden Tag in sich wiederholenden 24-Stunden-„zirkadianen“ Zyklen ein, die von den inneren Uhren Ihres Körpers gesteuert werden. Diese Uhren werden durch einen zentralen Schrittmacher im Gehirn synchronisiert. Zyklen von Licht und Dunkelheit sind wichtig für die Funktion der Hauptuhr des Gehirns. Andere Zyklen, wie die Verhaltensaktivitäten Essen und Fasten oder Schlafen und Wachen, sind wichtig für periphere Uhren in der Leber, dem Darm und anderen Geweben.

Wenn Sie die ganze Nacht wach bleiben oder anderweitig gegen die natürlichen Lichtzyklen verstoßen, kann Ihre Gesundheit leiden. Langfristige Störungen der zirkadianen Rhythmen werden mit Fettleibigkeit, Diabetes und anderen Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, die mit dem Stoffwechsel des Körpers zusammenhängen.

Vorangegangene Studien haben gezeigt, dass einige Metaboliten – die Produkte des Stoffwechsels – im Blut tägliche Rhythmen haben können. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Dr. Hans P. A. Van Dongen und Shobhan Gaddameedhi von der Washington State University untersuchte, ob Störungen dieser Rhythmen durch den zentralen Schrittmacher im Gehirn beeinflusst werden oder verhaltensbedingte Aktivitäten, wie z. B. die Arbeit in der Nachtschicht, widerspiegeln. Die Studie wurde zum Teil vom National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS) der NIH finanziert. Die Ergebnisse wurden am 10. Juli 2018 online in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

Zehn Männer und vier Frauen im Alter von 22 bis 34 Jahren wohnten eine Woche lang in einem Forschungslabor. Die Hälfte hatte drei Tage lang ein Nachtschicht-Schlafmuster und die andere Hälfte ein Tagschicht-Schlafmuster. Das Nachtschichtmuster führt dazu, dass der zentrale Schrittmacher und die Verhaltensrhythmen nicht in Einklang gebracht werden. Nach drei Tagen wurden die Probanden einen Tag lang in einer konstanten Routine mit gleichbleibender Temperatur und gleichem Licht wachgehalten. Sie erhielten stündlich identische Snacks und gaben alle drei Stunden Blutproben ab.

Das Forscherteam fand nur geringe Unterschiede in den Tag- und Nachtschichtmustern für Melatonin und Cortisol, die die Aktivität der Hauptuhr des Gehirns markieren. Dieser Befund deutet darauf hin, dass die Hauptuhr gegen den Einfluss des Nachtschichtmusters resistent ist.

Das Team analysierte die Spiegel von 132 Metaboliten während des 24-stündigen konstanten Tagesablaufs. Etwa die Hälfte (65) der Metaboliten hatte einen signifikanten Tagesrhythmus. Von diesen hatten 27 einen signifikanten 24-Stunden-Rhythmus für beide Schlafmuster. Nur drei dieser Metaboliten (Taurin, Serotonin und Sarkosin) behielten die gleiche Spitzenzeit bei, ähnlich wie die Hauptuhrmarker Melatonin und Cortisol. Die anderen 24 zeigten eine 12-stündige Verschiebung im Rhythmus für das Nachtschichtmuster.

Die Forscher stellten fest, dass die besonderen Metaboliten und Stoffwechselwege, die vom Nachtschicht-Schlafmuster betroffen sind, mit der Leber, der Bauchspeicheldrüse und dem Verdauungstrakt zusammenhängen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Nachtschicht-Schlafmuster bestimmte Metabolit-Rhythmen und die peripheren Uhren des Verdauungssystems stören können, ohne die Hauptuhr des Gehirns zu beeinflussen.

„Niemand wusste, dass die biologischen Uhren in den Verdauungsorganen des Menschen durch Schichtarbeitszeiten so tiefgreifend und schnell verändert werden, obwohl sich die Hauptuhr des Gehirns kaum an solche Zeitpläne anpasst“, sagt Van Dongen. „Das Ergebnis ist, dass einige biologische Signale im Körper von Schichtarbeitern sagen, dass es Tag ist, während andere Signale sagen, dass es Nacht ist, was zu einer Störung des Stoffwechsels führt.“

Weitere Forschung ist notwendig, um die Rolle dieser Stoffwechselwege bei Fettleibigkeit, Diabetes und anderen Erkrankungen, für die Schichtarbeiter ein erhöhtes Risiko haben, besser zu verstehen.

von Geri Piazza