Nährstoff-Timing beeinflusst Genaktivität im Fettgewebe

Wann Menschen Kohlenhydrate und Fette zu sich nehmen, scheint die Aktivität zahlreicher Gene im Fettgewebe zu beeinflussen. Somit könnten nicht nur Kalorienmenge und Nährstoffzusammensetzung, sondern auch das Nährstoff-Timing entscheidend zur Stoffwechselgesundheit beitragen.

Ob wir morgens eher Kohlenhydrate oder Fette essen, könnte mitbestimmen, wie unser Stoffwechsel arbeitet. Denn neue Studienergebnisse zeigen, dass die zeitliche Verteilung der Aufnahme von Kohlenhydraten und Fetten die Aktivität von mehr als tausend Genen im Fettgewebe über den Tag hinweg verändert. Darunter sind auch Gene, die den Zucker- und Fettstoffwechsel sowie Entzündungsprozesse steuern. Geleitet wurde die Studie von Prof. Olga Ramich vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) und der Charité – Universitätsmedizin Berlin.

Fette zum Frühstück oder zum Abendbrot?

Ramich und ihr Team untersuchten erstmalig an Menschen, ob der Zeitpunkt der Aufnahme von Kohlenhydraten und Fetten die tageszeitliche Genexpression im Unterhautfettgewebe unabhängig von der Kalorienaufnahme verändert. Dafür nutzten sie Daten aus einer kontrollierten Ernährungsstudie im Crossover-Design, an der 29 übergewichtige Männer ohne Diabetes teilnahmen.

Die Probanden folgten jeweils vier Wochen lang zwei unterschiedlichen isokalorischen Ernährungsplänen: (1) kohlenhydratreiche (65 Energieprozent (EN %) Kohlenhydrate, 20 EN % Fett und 15 EN % Protein) Mahlzeiten zwischen 6:00 Uhr und 13:30 Uhr und fettreiche (35 EN % Kohlenhydrate, 50 EN % Fett und 15 EN % Protein) Mahlzeiten zwischen 16:30 Uhr und 22:00 Uhr gegenüber (2) der umgekehrten Reihenfolge der Mahlzeiten.

Das Studienteam entnahm den Teilnehmern vor und nach jeder Ernährungsintervention zu verschiedenen Tageszeiten jeweils drei Proben aus dem Unterhautfettgewebe. Die Transkriptomanalysen wurden in Kooperation mit Prof. Achim Kramer, Leiter des Arbeitsbereichs Chronobiologie an der Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin der Charité, durchgeführt.

Deutliche Unterschiede im Fettgewebe

Die Analysen zeigten, dass 1.386 Gene im untersuchten Fettgewebe tageszeitlichen Oszillationen unterliegen. Viele dieser Gene sind mit dem Glukose- und Fettstoffwechsel oder mit Entzündungsprozessen assoziiert. Die Forschenden stellten fest, dass der Zeitpunkt der Makronährstoffaufnahme die tageszeitliche Genexpression von fast einem Drittel der oszillierenden Gene im Fettgewebe beeinflusste. Manche Gene wiesen veränderte Rhythmenparameter auf, andere stellten die Oszillation ein oder, umgekehrt, nicht-oszillierende Gene wurden zu oszillierenden.

Der Verzehr von fettreicher Kost am Morgen und kohlenhydratreicher Nahrung am Abend führte zu einer Verbesserung der Marker für die Insulinsensitivität im untersuchten Fettgewebe. Eine Verschiebung der Fettaufnahme in den Abend hingegen erhöhte die Aktivität von Entzündungsgenen. Das könnte ein Hinweis auf einen frühen proinflammatorischen Zustand im Fettgewebe sein, welcher als Risikofaktor für die Entstehung metabolischer Erkrankungen wie Adipositas und Typ-2-Diabetes gilt.

Neuer Ansatz für Prävention

„Unsere Ergebnisse bestätigen erste Erkenntnisse, dass die Verschiebung der Makronährstoffverteilung über den Tag die metabolischen Prozesse im Fettgewebe messbar beeinflusst“, sagt Ramich. „Späte, fettreiche Mahlzeiten könnten vielleicht ungünstige molekulare Prozesse anstoßen, die möglicherweise langfristig Entzündungen und Stoffwechselprobleme fördern.“

Die Forschenden sehen in ihren Ergebnissen neue Ansatzpunkte für die Prävention von Übergewicht und Typ-2-Diabetes. „Neben Kalorienmenge und Nährstoffzusammensetzung könnte zukünftig auch das Mahlzeiten-Timing ein wichtiger Bestandteil personalisierter Ernährungsempfehlungen sein“, erklärt Ramich.

Allerdings betonen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass größere und langfristige Interventionsstudien nötig sind, um gesundheitliche Auswirkungen oder gar Empfehlungen für unterschiedliche Bevölkerungsgruppen, wie beispielsweise Frauen und/oder Menschen mit Diabetes, abzuleiten. Auch mechanistische Studien in Zellkultur- oder tierexperimentellen Modellen könnten helfen, den Zusammenhang zwischen zirkadianen Änderungen im Fettgewebe und dem Gesamtstoffwechsel genauer zu untersuchen.

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