Aus dem Rhythmus: Warum Essen mitten in der Nacht mit Darmbeschwerden in Zusammenhang steht

Eine Nahrungsaufnahme zu Zeiten, in denen man normalerweise schläft, führt offenbar zum Verlust der Synchronität des zirkadianen Rhythmus verschiedener Zelltypen im Darm. Das geht aus einer neuen Untersuchung an einem Mausmodell hervor.

Die im Journal „PNAS“ veröffentlichten Ergebnisse könnten erklären, warum Schichtarbeit, Jetlag und andere Umweltfaktoren, die den zirkadianen Rhythmus beeinflussen, mit Reizdarmsyndrom, entzündlichen Darmerkrankungen, Obstipation und anderen gastrointestinalen Beschwerden assoziiert sind.

Wertvolle Erkenntnisse für gesunden Gastrointestinaltrakt und Stoffwechsel

„Das Verständnis dafür, wie zirkadiane Uhren im Darm aus dem Takt geraten, könnte letztlich den Weg für Strategien ebnen, die den Zeitpunkt der Nahrungsaufnahme, am zirkadianen Rhythmus orientierte Therapien oder Ernährungsumstellungen nutzen, um die Gesundheit von Magen-Darm-Trakt und Stoffwechsel zu verbessern“, erläutert Yuuki Obata, Assistenzprofessor für Immunologie und Neurowissenschaften am University of Texas (UT) Southwestern Medical Center. Obata leitete die Studie gemeinsam mit Shin Yamazaki, Professor für Neurowissenschaften.

Forschungen in den 1990er- und 2000er-Jahren hatten gezeigt, dass die als Nucleus suprachiasmaticus (SCN) bezeichnete Hirnregion als zentraler Taktgeber des Körpers fungiert und verschiedene zelluläre Prozesse so steuert, dass sie rhythmisch in einem 24-Stunden-Zyklus ablaufen – abhängig von Licht- und Dunkelheitsphasen. Im Jahr 2000 wiesen Yamazaki und Kollegen jedoch nach, dass Zellen im gesamten Körper über eigene, autonome zirkadiane Uhren verfügen, die sowohl von Signalen des SCN als auch von Umwelteinflüssen gesteuert werden.

Im Einklang mit dieser Erkenntnis haben Studien gezeigt, dass der Darm eigene Rhythmen aufweist, die durch verschiedene Faktoren – wie etwa den Zeitpunkt der Nahrungsaufnahme – beeinflusst werden können. Diese Ergebnisse basierten auf Untersuchungen von Darmgewebe als Ganzes, erklärt Obata. Der Darm besteht jedoch aus einer Vielzahl von Zelltypen, darunter Muskel-, Nerven- und Immunzellen. Es war bislang unklar, ob jede dieser Zellgruppen über eine eigene zirkadiane Uhr verfügt und ob diese nach demselben Zeitplan arbeiten.

Grünes Leuchten verschiedener Darmzelltypen

Um dies zu untersuchen, beobachteten Obata und Yamazaki genetisch modifizierter Mäuse, die einem festen Zwölf-Stunden-Licht-Dunkel-Rhythmus unterlagen. Fünf Darmzelltypen – enterische Neuronen, enterische Gliazellen, interstitielle Zellen von Cajal (ICCs), glatte Muskelzellen und Makrophagen der Muscularis – leuchteten grün auf, sobald das für die zirkadiane Uhr entscheidende Gen Per2 aktiv war. Obwohl jederzeit Futter zur Verfügung stand, nahmen die Mäuse aufgrund ihrer nachtaktiven Lebensweise etwa 80 Prozent ihrer Nahrung in der Nacht auf.

Nach etwa einer Woche in dieser Umgebung beobachteten die Forschenden, dass Darmzellen ungefähr zur gleichen Zeit grün leuchteten. Dies deutete darauf hin, dass die verschiedenen Zellpopulationen über eigene, autonome zirkadiane Uhren verfügten, die synchron liefen. Als die Forscher das Futter jedoch nur für vier Stunden am Tag anboten – wodurch die Mäuse gezwungen waren, zu ungewöhnlichen Zeiten zu fressen –, passte sich die Per2-Aktivität in allen Zellpopulationen außer den ICCs an diesen neuen Rhythmus an. Diese Zellen widersetzten sich den Veränderungen ihrer inneren Uhr und blieben über Wochen hinweg asynchron zu den anderen Zelltypen.

Eine solche Asynchronität könne auch bei Menschen auftreten, die außerhalb der üblichen biologischen Rhythmen Mahlzeiten zu sich nehmen (müssen), erklären die Forschenden – etwa bei Nachtschichtarbeitern oder Personen, die in andere Zeitzonen reisen. Da ICCs eine Schlüsselrolle für die Darmmotilität spielen, könnte ihre mangelnde Anpassungsfähigkeit an einen veränderten zirkadianen Rhythmus die Verdauungs- und Stoffwechselfunktionen beeinträchtigen.

Einen Weg zu finden, die verschiedenen Darmzellpopulationen durch Ernährung, Probiotika oder Medikamente zu synchronisieren, könnte den Wissenschaftlern zufolge langfristig dazu beitragen, Magen-Darm-Beschwerden zu lindern, die mit einem veränderten zirkadianen Rhythmus einhergehen. (ac)