Diabetes: Natürliches Tageslicht verbessert den Stoffwechsel

Eine erste Crossover-Studie deutet an, dass natürliches Tageslicht unsere innere Uhr effektiver synchronisiert und dadurch den Stoffwechsel verbessert. Insbesondere Menschen mit Typ-2-Diabetes konnten besser ihren Blutzuckerspiegel kontrollieren.

Stoffwechselerkrankungen haben in der Gesellschaft epidemische Ausmaße erreicht. Nicht nur mangelnde Bewegung ist dafür verantwortlich, sondern auch langes Wachbleiben, Schichtarbeit oder künstliches Licht in Innenräumen. Die innere biologische Uhr stimmt dann nicht mehr mit dem natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus überein. Da Menschen fast 90 Prozent ihrer Zeit in Innenräumen verbringen, sind sie täglich nur wenige Stunden oder sogar nur Minuten natürlichem Licht ausgesetzt.

Um zu verstehen, wie sich Tageslicht auf den menschlichen Stoffwechsel und insbesondere auf die Blutzuckerkontrolle auswirkt, untersuchte ein Team der Universität Genf (UNIGE), der Universitätskliniken Genf (HUG), der Universität Maastricht und des Deutschen Diabetes-Zentrums (DDZ) in Düsseldorf 13 Freiwillige mit Typ-2-Diabetes in einer kontrollierten Umgebung. Bei natürlichem Lichteinfluss hatten die Teilnehmenden stabilere Blutzuckerwerte und auch das allgemeine Stoffwechselprofil verbesserte sich. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift “Cell Metabolism” veröffentlicht worden.

Tag-Nacht-Rhythmus beeinflusst Stoffwechselgesundheit

Wie bei allen Lebewesen werden auch die körperlichen Prozesse beim Menschen vom zirkadianen Rhythmus beeinflusst. Eine zentrale „innere Uhr“ im Gehirn steuert und synchronisiert dabei die „Uhren“ in Organen wie der Leber oder in der Skelettmuskulatur. „Wir wissen seit einigen Jahren, dass die Störung des Tag-Nacht-Rhythmus eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Stoffwechselstörungen spielt, von denen ein immer größerer Teil der westlichen Bevölkerung betroffen ist“, erklärt Prof. Charna Dibner von der Medizinischen Fakultät der UNIGE und der HUG. Beispielsweise deuten neuere Studiendaten an, dass der Chronotyp die Pathogenese der diabetischen Retinopathie beeinflusst.

Die aktuell Studie wurde von Dibner gemeinsam mit Prof. Joris Hoeks von der Universität Maastricht und mit Prof. Patrick Schrauwen vom DDZ geleitet. „Einen Großteil unserer Tage verbringen wir unter künstlicher Beleuchtung, die eine geringere Lichtintensität und ein engeres Wellenlängenspektrum als natürliches Licht hat. Natürliches Licht synchronisiert die innere biologische Uhr effektiver mit der Umgebung. Wir wollten wissen, ob der Mangel an natürlichem Licht für Stoffwechselerkrankungen wie Typ-2-Diabetes verantwortlich sein könnte“, fügt Hoeks hinzu.

Stabilere Blutzuckerwerte bei natürlichem Licht

Das Forschungsteam rekrutierte 13 Freiwillige mit Typ-2-Diabetes, die 65 Jahre oder älter waren. Sie verbrachten viereinhalb Tage in speziell gestalteten Wohnräumen an der Universität Maastricht, die entweder mit natürlichem Licht durch große Fenster oder mit künstlichem Licht beleuchtet waren. Nach einer Pause von mindestens vier Wochen kehrten sie für eine zweite Sitzung zurück, diesmal in der jeweils anderen Lichtumgebung. „So konnten wir dieselben Personen unter beiden Bedingungen untersuchen. Individuelle Schwankungen in den Ergebnissen ließen sich so begrenzen“, erklärt Hoeks. „Abgesehen von der Lichtquelle wurden andere Parameter wie Mahlzeiten, Schlaf, körperliche Aktivität oder Bildschirmzeit nicht verändert.“

Trotz der kurzen Laufzeit des Experiments konnte das Team signifikante Unterschiede feststellen: Bei den Personen, die natürlichem Licht ausgesetzt waren, lagen die Blutzuckerwerte über einen längeren Zeitraum pro Tag im Normbereich und wiesen geringere Schwankungen auf – „zwei wichtige Faktoren, die darauf hindeuten, dass unsere Probandinnen und Probanden mit Diabetes ihren Blutzuckerspiegel besser kontrollieren konnten“, erklärt Patrick Schrauwen, Wissenschaftler in der Arbeitsgruppe Energiestoffwechsel am DDZ. „Außerdem war ihr Melatonin-Spiegel am Abend etwas höher und auch der Fettstoffwechsel war besser.“

Ergebnisse sollen unter realen Bedingungen bestätigt werden

Um die beobachteten positiven Veränderungen des Stoffwechsels besser zu verstehen, entnahmen die Forschenden den Freiwilligen vor, während und nach jeder Lichtbehandlung Blut- und Muskelproben. „Die Regulation der molekularen Uhren in den kultivierten Skelettmuskelzellen haben wir zusammen mit Lipiden, Stoffwechselprodukten und Gentranskripten im Blut analysiert. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass die innere Uhr und der Stoffwechsel durch natürliches Licht beeinflusst werden. Das könnte die Ursache für die bessere Blutzuckerregulation und die bessere Abstimmung zwischen der zentralen Uhr im Gehirn und den Uhren in den Organen sein“, erklärt Dibner.

Die Studie ist die weltweit erste kontrollierte Crossover-Studie dieser Art. Trotz kleiner Kohorte und kurzem Untersuchungszeitraum liefert sie den ersten Beweis für die positive Wirkung von natürlichem Tageslicht auf den Stoffwechsel im Vergleich zu künstlichem Licht. „Der nächste Schritt wird sein, die Wechselwirkungen zwischen natürlichem Licht und der Stoffwechselgesundheit unter realen Bedingungen zu untersuchen. Freiwillige sollen über mehrere Wochen mit Lichtdetektoren und Glukosemessgeräten ausgestattet werden“, sagt Jan-Frieder Harmsen, Erstautor der Studie. „Diese Studie hebt auch den oft übersehenen Einfluss der Gebäudearchitektur auf unsere Gesundheit hervor.“