Von Diabetes bis Krebs

Praxis-Depesche 5/2021

Das Mikrobiom und die biologische Uhr

Schichtarbeit, Jet Lag, unregelmäßige Mahlzeiten – der westliche Lebensstil stört die zirkadianen Rhythmen des menschlichen Körpers. Mit der inneren Uhr gerät oft auch der Stoffwechsel aus dem Takt. Erst jetzt wird klar: Einer der zentralen Taktgeber ist das intestinale Mikrobiom.
Eine Störung des zirkadianen Rhythmus wurde mit verschiedenen Komponenten des metabolischen Syndroms in Verbindung gebracht, darunter ein gestörtes Lipidprofil, Hyperglykämie und Adipositas. Metabolische Dysfunktionen wiederum steigern das Risiko für Krebserkrankungen, vor allem bei den Kolorektalkarzinomen ist der Zusammenhang gut untersucht. Meist sind es Lebensstilfaktoren, die entweder die „zentrale“ zirkadiane Uhr im Hypothalamus aus dem Takt bringen (Schlafentzug, Schichtarbeit) oder die „peripheren“ Uhren in Lunge und Leber torpedieren (unregelmäßige und späte Mahlzeiten).
Studien im Tiermodell und am Menschen konnten zeigen, dass zirkadiane Rhythmusstörungen die Zusammensetzung des gastrointestinalen Mikrobioms verändern – und auf diese Weise womöglich den Stoffwechsel beeinträchtigen. Denn auch Darmbakterien orientieren sich an der inneren Uhr ihres Wirts. Beispielsweise passt Enterobacter aerogenes sein Schwarmverhalten an die Melatoninproduktion an und Mucispirillum schaedleri reguliert seine Zellzahl entsprechend der Licht-Dunkel-Perioden. Vergangenes Jahr belegte eine Humanstudie, dass die Zusammensetzung des Mikrobioms 24-stündlichen Oszillationen unterliegt. Diese tageszeitliche Rhythmik geht allerdings verloren, sobald die biologische Uhr des Wirts aus dem Takt gerät, etwa durch eine Mutation im clock-Gen.
Umgekehrt scheint auch die Darmflora die biologische Uhr des Wirts zu beeinflussen. In-vivo-Studien kamen zu dem Schluss, dass bakterielle Stoffwechselprodukte, wie Trimethylamin N-Oxid (TMAO), Hydrogensulfid und kurzkettige Fettsäuren, die Expression zirkadianer Rhythmusgene steuern. Zudem gehen Forscher:innen von einer direkten Interaktion des Mikrobioms und intestinalen Epithelzellen aus: In Mäusen führt beispielsweise die Hemmung von „Toll-like“- Rezeptoren, die der Erkennung bakterieller Strukturen dienen, zu einer Störung der biologischen Uhr, einer Glukokortikoid- Überproduktion und Prädiabetes.
Dem Darmmikrobiom scheint also eine entscheidende Rolle bei der Entstehung metabolischer Dysfunktionen und Krebs in Verbindung mit zirkadianen Rhythmusstörungen zuzukommen. Daraus ergeben sich Ansätze für nicht-pharmakologische Interventionen bei Stoffwechselerkrankungen, die die biologische Uhr und damit den Metabolismus wieder ins Gleichgewicht bringen sollen. In einer noch laufenden Studie der US-amerikanischen Hochschule Icahn School of Medicine at Mount Sinai wird etwa die Wirksamkeit einer Lichttherapie bei Typ-2-Diabetes und Morbus Alzheimer untersucht. RG
Quelle: Bishehsari F et al.: Circadian rhythms and the gut microbiota: from the metabolic syndrome to cancer. Nat Rev Endocrinol 2020; 16(12): 731-9
Urheberrecht: Bernd Leitner_adobestock
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