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Forscher in den USA, die Mäuse studierten, fanden heraus, dass sie den zirkadianen Rhythmus oder die Uhr des Tieres durch Kontrolle der Nahrungsverfügbarkeit verändern können, was darauf hindeutet, dass veränderte Mahlzeitenzeiten den Menschen helfen könnten, ihre Körperuhr zu justieren, um mit Jetlag umzugehen oder sich daran zu gewöhnen Schichtarbeit.
Die Studie wurde von Forschern des Beth Israel Deaconess Medical Centers (BIDMC) an der Harvard Medical School in Boston durchgeführt und wird heute, am 23. Mai, online in der Zeitschrift Science veröffentlicht .
Die primäre biologische Uhr der Tiere wird von einer Gruppe von Zellen im Hypothalamus des Gehirns kontrolliert, die als suprachiasmatischer Kern (SCN) bekannt ist. Der SCN scannt das visuelle System nach Signalen, ob es hell oder dunkel ist und leitet diese Information an den dorsomedialen Kern (DMH), auch im Hypothalamus, weiter. Das DMH organisiert, wenn der Körper schläft und wenn es wach ist, und die Höhen und Tiefen von Hormonen und anderen Körperfunktionen entsprechend anzupassen.
Das System funktioniert gut, wenn Essen reichlich vorhanden ist; Die Körperuhren oder der zirkadiane Rhythmus der Tiere folgen dem täglichen Zyklus von Hell und Dunkel. Aber wenn die Nahrungsverfügbarkeit gestört ist, zum Beispiel wenn sie nur während ihrer normalen Schlafperiode verfügbar wird, sind die Tiere in der Lage, ihren zirkadianen Rhythmus in ein neues Muster zu ändern, um wach zu sein (und wahrscheinlich wachsam), wenn Nahrung verfügbar ist.
Seniorautor Dr. Clifford Saper, der Vorsitzende der Abteilung für Neurologie am BIDMC, und seine Kollegen beschlossen, die zugrunde liegenden Mechanismen zu untersuchen, durch die eine "Essensuhr" die übliche "Lichtuhr" als eine primäre Art der Regulierung zu überschreiben schien der zirkadiane Rhythmus.
Ein signifikantes Hindernis wäre die Tatsache, dass einige der Zellen des SCN, die "Oszillatorzellen" genannt werden, auch anderswo im Gehirn und an anderen Orten wie dem Magen und der Leber existieren, und diese spielen auch eine Rolle beim Aufbau des zirkadianen Rhythmus.
Saper sagte:
"Die Zerlegung dieses großen verflochtenen Systems war eine Herausforderung."
So vereinfachten sie die Aufgabe, indem sie gentechnisch veränderte Mäuse verwendeten, die ein wichtiges biologisches Uhrgen, BMAL1, ausgeschaltet hatten. Sie verwendeten dann einen viralen Vektor, um eingeschaltete BMAL1-Gene Schritt für Schritt in ausgewählte Teile des Gehirns einzuführen.
Als die Forscher den BMAL1-Vektor in den SCN-Teil des Hypothalamus injizierten, waren sie in der Lage, die zirkadianen Rhythmen der Mäuse als Reaktion auf Licht- und Dunkelveränderungen, aber nicht auf Nahrungsmittelverfügbarkeitsmuster, wiederherzustellen.
Wenn sie jedoch den BMAL1-Vektor in den DMH-Teil des Hypothalamus injizierten, waren sie in der Lage, die zirkadianen Rhythmen der Mäuse als Reaktion auf Nahrungsmittelverfügbarkeitsmuster, aber nicht auf helle und dunkle Veränderungen, wiederherzustellen.
Die Forscher folgerten, dass:
"Diese Ergebnisse zeigen, dass der dorsomediale Hypothalamus einen BMAL1-basierten Oszillator enthält, der die Nahrungsaufnahme von zirkadianen Rhythmen steuern kann."
Mit dieser schrittweisen Methode fanden die Forscher die Essensuhr in der DMH, wie Saper erklärte:
"Wir entdeckten, dass ein einzelner Hungerzyklus mit anschließender Nachfütterung die Uhr in Gang setzt, so dass sie effektiv den suprachiasmatischen Kern außer Kraft setzt und alle zirkadianen Rhythmen auf eine neue Zeitzone übergeht, die der Nahrungsverfügbarkeit entspricht."
Die Entdeckung könnte Reisenden und Schichtarbeitern helfen, sagte Saper:
"Die modernen Menschen können diese Ergebnisse vielleicht auf adaptive Weise nutzen", sagte er und erklärte, dass der durchschnittliche Mensch etwa eine Woche braucht, um sich auf eine 11-Stunden-Schicht in der Zeitzone einzustellen, als jemand, der aus den USA reist Japan wird zum Beispiel wissen, "weil die biologische Uhr des Körpers nur eine kleine Menge jeden Tag verschieben kann".
Aber am Ende der Woche ist es wahrscheinlich an der Zeit, wieder nach Hause zu fliegen, also wäre es nicht sinnvoll, den Anpassungsprozess zu beschleunigen, damit der Körper sich schneller an die neue Zeitzone gewöhnen kann?
Saper schlägt vor, dass Reisende durch die Änderung der Essenszeiten in der Lage sein könnten, die zweite Essensuhr in Aktion zu bringen und ihren Körpern zu helfen, den Jetlag schneller zu überwinden. Wie macht man das? Saper schlägt vor:
"Eine Fastenzeit von fast 16 Stunden ohne Nahrung reicht aus, um diese neue Uhr zu aktivieren."
"Also, in diesem Fall, einfach Essen im Flugzeug zu vermeiden, und dann zu essen, sobald Sie landen, sollte Ihnen helfen, sich anzupassen - und einige der unangenehmen Gefühle von Jetlag zu vermeiden", fügt er hinzu.
"Differential Rescue von Licht und Essen-Mitnehmbaren Circadian Rhythmen."
Patrick M. Fuller, Jun Lu und Clifford B. Saper.
Wissenschaft Vol. 320. nein. 5879, pp. 1074 - 1077.
Online veröffentlicht am 23. Mai 2008.
DOI: 10.1126 / science.1153277
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Quellen: Science abstract, Harvard Pressemitteilung.
Geschrieben von: Catharine Paddock, PhD

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