Einfluss der Energieaufnahme auf die chronobiologische Rhythmik bei adipösen Patienten

Hintergrund

Während der Evolution entwickelten Menschen in Abhängigkeit von Umweltfaktoren wie Tageslicht, Temperatur oder Nahrungsangebot innere Rhythmen. Diese ermöglichten Anpassungen in Verhalten oder Physiologie an Umweltbedingungen. Die Wahrnehmung von (Sonnen-) Licht synchronisiert die endogenen Rhythmen an einen 24-Stundentag und wird genutzt um die Schlaf- und Aktivitätsphasen an Umweltbedingungen wie Nahrungsangebot und Temperatur anzupassen. Heutzutage werden diese Rhythmen durch Faktoren wie Schule, Arbeitszeiten, künstliches Licht oder Fernseher gestört. Insbesondere Nachtschichtarbeiter zeigen Störungen im zirkadianen Rhythmus. In diesem Zusammenhang ist interessant zu bemerken, dass Nachtschichtarbeiter eine höhere Prävalenz für Übergewicht/Adipositas mit all den bekannten Komplikationen aufweisen. Folglich stellen sich die Fragen, welche Auswirkungen eine Störung im zirkadianen Rhythmus auf den Metabolismus hat und umgekehrt und ob die Energiebilanz den zirkadianen Rhythmus beeinflussen kann.

Neuere Daten von Hut et al. (2011) deuten auf eine allmähliche Verschiebung hin zu einer Tagaktivität, wenn die Energieaufnahme reduziert ist. Bietet man nachtaktiven Mäusen und Ratten tagsüber Futter an, verlagern sie spontan ihre Aktivitätsphase in den Tag, wobei die Gesamtaktivität in 24 Stunden konstant bzw. leicht reduziert ist. Erhalten sie dann wieder ad libitum Zugang zu Futter, kehren die Tiere zur Nachtaktivität zurück. Interessanterweise folgte die Körpertemperatur diesem chronobiologischen Rhythmus. Die Erklärung hierfür liegt in der zirkadianen Thermoenergetik-Hypothese. Diese besagt, dass ein aus der Evolution konservierter Mechanismus in tag- und nachtaktiven Säugetieren die Futtersuche auf den Tag verlegen wird, wenn sie eine negative Energiebilanz (Gewichtsverlust) haben. Da es in der Nacht kälter ist als am Tag, ist die Nachtaktivität energetisch kostspieliger als die Tagaktivität. Folglich favorisiert eine positive Energiebilanz die Nachtaktivität. Dies entspricht dem Zusammenhang zwischen einem "späten Chronotypen" und Übergewicht beim Menschen, wie bei Nachtschichtarbeitern.
Zusammenfassend lassen sich zwei Hypothesen zu diesem Zusammenhang zwischen Übergewicht und "spätem Chronotyp" aufstellen:

1.    Störungen im Zeitgefühl und Schlafmangel in „späten Chronotypen“ können Störungen im Metabolismus hervorrufen und somit zu Übergewicht führen.

2.    Übergewichtige Personen favorisieren die Nachtaktivität aufgrund thermogenetischer Optimierung.

Die Messung des chronobiologischen Rhythmus infolge einer bariatrischen Operation bei adipösen Personen kann es ermöglichen, die beiden Hypothesen zu überprüfen und gegebenenfalls die eine zu belegen und die andere entsprechend zu widerlegen. Diese Informationen könnten hilfreich für chronotherapeutische Ansätze in der Behandlung des Übergewichts/der Adipositas sein.

Ziele

Die Chronobiologie ist ein relativ neuer Ansatz, um bestimmte Aspekte von Übergewicht und Adipositas zu erklären. Der zirkadiane Rhythmus hat unter anderem Einfluss auf den Energieumsatz. Neuere Arbeiten lassen vermuten, dass der zirkadiane Rhythmus die Energieaufnahme kontrolliert. Die Arbeit von Morgan et al. (2012) bei Nachtschichtarbeitern stützt diese Vermutung. Es wird angenommen, dass Störungen im zirkadianen Rhythmus durch Änderungen in der Energiebilanz und/oder der Effizienz in der Verdauung zu Übergewicht führen können. Aber auch das Gegenteil könnte zutreffen. Unbekannt ist bislang, ob umgekehrt die Energiebilanz den chronobiologischen Rhythmus beeinflussen kann.

Die Ergebnisse aus dieser Studie sollen aufzeigen, ob Veränderungen in der Energieaufnahme, wie sie nach bariatrischer Chirurgie zwangsläufig auftreten, Einfluss auf die tageszeitliche Rhythmik haben.

Methodik/Vorgehensweise

Bei 10 Personen, die vor einer bariatrischen Operation stehen, soll der Einfluss der Nahrungsaufnahme auf die chronobiologische Rhythmik vor und nach der chirurgischen Intervention beobachtet werden.

Ca. 4 Wochen vor und 3 Monate nach der Operation wird anhand des MCTQ (MunichChronotypeQuestionnaire) und eines Accelerometers, womit die körperliche Aktivität (7 Tage) erfasst wird, der Chronotyp bestimmt. Bei dem MCTQ handelt es sich um einen validierten Fragebogen, der für die Fragestellung des Chronotyps häufig eingesetzt wird. Außerdem wird die Energieaufnahme mithilfe eines standardisierten Ernährungsprotokolls (7 Tage; Waage wird gestellt) erfasst. Durch die Auswertung dieser Daten soll bestimmt werden, ob eine Kalorienreduktion zu einer Verschiebung im zirkadianen Rhythmus führt.

Projektleitung

Dipl. oec. troph. Yu-Mi Lee (Bild)
PD Dr. Thomas Skurk

Else Kröner-Fresenius-Zentrum für Ernährungsmedizin
Technische Universität München

Gregor-Mendel-Str. 2, 85350 Freising-Weihenstephan

Telefon: 08161/71 2007
 
E-Mail:
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E-Mail: skurk@tum.de

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