Das Mikrobiom und die biologische Uhr

Mittwoch 5-August-2020



Die biologische Uhr, auch der zirkadiane Rhythmus genannt, steht im modernen Leben auf unterschiedliche Weise unter Druck. Dies kann u. a. durch den Einfluss auf das Mikrobiom schwerwiegende Folgen für unsere Gesundheit haben. Wie können wir das verhindern, außer mit den Hühnern schlafen zu gehen?

Schlafrhythmus

Beschwerden im Zusammenhang mit der Störung der biologischen Uhr werden am besten bei der Wurzel gepackt: durch die Wiederherstellung des Tag-Nacht-Rhythmus. Ganz altmodisch: Jeden Tag zur gleichen Zeit schlafen gehen und zur gleichen Zeit wieder aufstehen. Am besten kurz nach Sonnenuntergang schlafen gehen und bei Sonnenaufgang aufstehen. Das ist rund um den Äquator, wo die Sonne immer etwa zur gleichen Zeit untergeht, viel einfacher und natürlicher möglich als in Ländern, die weit vom Äquator entfernt liegen. Dort gibt es große Unterschiede zwischen Sommer und Winter. Der Verzicht auf künstliches Licht und Bildschirme kann bereits eine große Verbesserung darstellen. Untersuchungen zeigen, dass junge Menschen, die täglich vor dem Schlafengehen Bildschirme benutzen, mehr Schlafbeschwerden haben. Insbesondere das blaue Licht wirkt sich auf die biologische Uhr aus und verlängert den Tag künstlich. Die aktuelle Generation von Smartphones und Fernsehern strahlt mehr blaues Licht aus als ältere Geräte. Durch das Tragen einer orangefarbenen/bernsteinfarbenen Brille kann das blaue Licht gefiltert werden. Schlafprobleme bei jungen Menschen werden reduziert, wenn sie abends eine orangefarbene Brille tragen (Kerkhof 2019).

Ein weiteres wichtiges Element ist die Dunkelheit während der Nacht. Dunkle Vorhänge oder eine Schlafmaske können dabei eine wichtige Hilfe sein. Beides trägt nachweislich zu einer höheren Melatoninproduktion und besserem Schlaf bei. Ein Nachteil dabei ist jedoch, dass sie auch den Lichteinfall am Morgen blockieren, so dass der Körper nicht natürlich aufwacht. Wenn die Sonne morgens nicht in Ihr Zimmer scheinen kann, kann ein Lichtwecker helfen (Gooley 2018).

Tageslicht

Während wir den Abend bei künstlichem Licht verbringen, halten wir uns tagsüber viel in Innenräumen auf, was ebenfalls dazu beiträgt, den zirkadianen Rhythmus zu stören. Infolgedessen sehen wir während des Tages weniger Tageslicht (und/oder Sonnenlicht) als es natürlich wäre, was den Zyklus von hell und dunkel schwächt. Uns fehlen die natürlichen Zeitgeber. Zeitgeber sind äußere und Umweltfaktoren, die unseren biologischen Rhythmus synchronisieren. Frische Luft und natürliches Licht sind für einen gut funktionierenden zirkadianen Rhythmus unerlässlich.

Möglicherweise spielt auch der zusätzliche Mangel an Vitamin D eine Rolle. Vitamin D beeinflusst in vitro direkt die Transkription von Genen, die mit der biologischen Uhr verbunden sind. Auch Teile des Gehirns, in denen die biologische Uhr reguliert wird, enthalten viele Vitamin-D-Rezeptoren. Es ist daher nicht ausgeschlossen, dass einige Zusammenhänge zwischen Vitamin D und Gesundheit auf die positive Wirkung von Vitamin D auf den Schlaf und den zirkadianen Rhythmus zurückzuführen sind. Ein negativer Zusammenhang zwischen dem Vitamin-D-Status einerseits und der Schlafdauer und Schlafeffizienz andererseits bestätigt diesen Eindruck (Cheng 2017).

Gesunde Ernährung

Studien zeigen, dass das Mikrobiom auch einen zirkadianen Rhythmus hat. Dies wurde lange Zeit nicht erkannt, weil das Mikrobiom nicht direkt dem Licht ausgesetzt ist und es nicht so aussah, als hätte es einen eigenen eingebauten zirkadianen Rhythmus. Wenn der Wirt jedoch einen instabilen oder gestörten zirkadianen Rhythmus hat, gerät auch der Rhythmus des Mikrobioms durcheinander, was zu einem Ungleichgewicht in der Zusammensetzung des Mikrobioms führt. Dieses Ungleichgewicht kann zu Pathologien wie dem metabolischen Syndrom führen (Voigt 2016, Deaver 2018).

Eine Ernährung, die reich an (präbiotischen) Fasern ist, macht das Mikrobiom reicher und damit robuster, was die Menschen wahrscheinlich widerstandsfähiger gegen die Auswirkungen von zirkadianen Störungen macht. Gemüse, Obst, Bohnen, Nüsse und Knollengemüse sind gute Quellen für präbiotische Ballaststoffe. Fermentierte Produkte wie probiotischer Joghurt, Kefir, Kombucha und Sauerkraut können ebenfalls eine Rolle spielen, da sie von Natur aus reich an nützlichen Bakterien sind, die die Vielfalt des Mikrobioms unterstützen können.

Timing

Mindestens ebenso wichtig für die Wiederherstellung und Aufrechterhaltung des zirkadianen Rhythmus ist der Zeitpunkt der Mahlzeiten. Zunächst einmal ist es wichtig, feste Zeiten für die Mahlzeiten einzuhalten, da dies ein wichtiger Zeitgeber für das Mikrobiom ist. Darüber hinaus hilft auch eine klare Trennung zwischen den Fasten- und Essenszeiten. Die Fastenzeit ist für das Mikrobiom zur Entgiftung wichtig, die Essenszeit ist wichtig für die DNA-Reparatur und das Zellwachstum (Voigt 2016).

„Time Restricted Feeding“ (TRF) ist eine Form des intermittierenden Fastens, bei der die Zeit, in der die Mahlzeiten eingenommen werden, auf einen festen Block mit einer Anzahl von Stunden pro Tag begrenzt wird. Zum Beispiel zwischen 10 Uhr morgens und 18 Uhr abends. Vorher und nachher wird nicht gegessen. Untersuchungen an Mäusen zeigen, dass TRF die Hirnareale beeinflusst, die den zirkadianen Rhythmus regulieren. Forscher vermuten, dass sich dies nicht nur positiv auf den zirkadianen Rhythmus, sondern auch auf die allgemeine Gesundheit und Langlebigkeit auswirkt (Froy 2009).

Studien an Mäusen zeigten, dass eine fettreiche Ernährung nur dann zu Fettleibigkeit führte, wenn die Mäuse in der inaktiven Phase gefüttert wurden (ähnlich wie abends oder nachts beim Menschen). Erhielten sie eine fettreiche Diät in der aktiven Phase (vergleichbar mit der des Menschen während des Tages), wurden sie nicht fettleibig (Hatori 2012). Andere Studien an Nagetieren kamen zum gleichen Ergebnis. Essen während der aktiven Phase hat keine negativen Auswirkungen auf den Stoffwechsel, Essen während der inaktiven Phase schon (Patterson 2017).

Bewegung

Obwohl die Beziehung zwischen Bewegung und der biologischen Uhr nicht intensiv erforscht wurde, zeigen die meisten Studien eine positive Wirkung von Bewegung auf die Dauer und Qualität des Schlafs. Ein guter Grund – zusätzlich zu allen bereits bekannten – auf Bewegung als Teil einer gesunden Lebensweise zu bestehen.

Eine aktuelle Studie zeigt, dass Morgengymnastik einen guten Einfluss auf jeden Chronotyp (Schlaftyp) hat. Je nach Chronotyp kann auch Sport am Abend vorteilhaft sein (Thomas 2020). Da späte Bewegung die Melatonin-Sekretion verlangsamen kann, ist Sport am Abend für sogenannte Abendmenschen ungünstig (Van Reeth 1994). Morgenmenschen können manchmal von Sport am späten Nachmittag/Abend profitieren, um den zirkadianen Rhythmus neu zu festzulegen (Thomas 2020).

Wissen in der Praxis

In der heutigen Gesellschaft ist das Ziel, mit den Hühnern schlafen zu gehen, nicht realisierbar. Allerdings können eine Reihe von Anpassungen des Lebensstils und der Ernährung einen positiven Einfluss auf die biologische Uhr haben. Das Mikrobiom spielt eine wichtige Rolle für unsere Gesundheit und kann durch den Verzehr von ausreichend Obst und Gemüse mit präbiotischen Ballaststoffen unterstützt werden. Unterstützen Sie auch den zirkadianen Rhythmus des Mikrobioms, indem Sie die Mahlzeiten intelligent mit ausreichend Zeit zwischen den Mahlzeiten zeitlich abstimmen. Denken Sie dabei an den 16-8-Rhythmus, bei dem während 8 Stunden pro Tag gegessen und 16 Stunden pro Tag gefastet wird. Sorgen Sie außerdem für einen gesunden Lebensstil mit ausreichender Bewegung, vorzugsweise im Freien bei Tageslicht. Vermeiden Sie Bildschirme mit blauem Licht am Abend, einige Bildschirme haben bereits spezielle Abendfilter, die Sie einstellen können, oder verwenden Sie Brillen, die das blaue Licht filtern. Durch kleine Änderungen der Lebensweise helfen Sie Ihrem Patienten, die biologische Uhr wieder neu einzustellen. Dies kann einen großen Einfluss auf Schlaf- und Gesundheitsprobleme wie das metabolische Syndrom haben.

 Literatur

Kerkhof, L. W. M. van, T. van der Maaden, W. van der Meijden, M. van Elk, L. E. van Nierop, M. E. T. Dollé, D. J. Stenvers, P. Bisschop, E. van Someren, en A. Kalsbeek. ‘Schermgebruik, blauw licht en slaap’. Report. Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu RIVM, 6 maart 2019. https://rivm.openrepository.com/handle/10029/622869.

Cheng, Tuck Seng, See Ling Loy, Yin Bun Cheung, Shirong Cai, Marjorelee T. Colega, Keith M. Godfrey, Yap-Seng Chong, e.a. ‘Plasma Vitamin D Deficiency Is Associated With Poor Sleep Quality and Night-Time Eating at Mid-Pregnancy in Singapore’. Nutrients 9, nr. 4 (april 2017): 340. https://doi.org/10.3390/nu9040340.

Voigt, R.M., C.B. Forsyth, S.J. Green, P.A. Engen, en A. Keshavarzian. ‘Circadian Rhythm and the Gut Microbiome’. In International Review of Neurobiology, 131:193–205. Elsevier, 2016. https://doi.org/10.1016/bs.irn.2016.07.002.

Deaver, Jessica A., Sung Y. Eum, en Michal Toborek. ‘Circadian Disruption Changes Gut Microbiome Taxa and Functional Gene Composition’. Frontiers in Microbiology 9 (2018). https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00737.

Hatori, Megumi, Christopher Vollmers, Amir Zarrinpar, Luciano DiTacchio, Eric A. Bushong, Shubhroz Gill, Mathias Leblanc, e.a. ‘Time-Restricted Feeding without Reducing Caloric Intake Prevents Metabolic Diseases in Mice Fed a High-Fat Diet’. Cell Metabolism 15, nr. 6 (6 juni 2012): 848–60. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2012.04.019.

Patterson, Ruth E., en Dorothy D. Sears. ‘Metabolic Effects of Intermittent Fasting’. Annual Review of Nutrition 37, nr. 1 (2017): 371–93. https://doi.org/10.1146/annurev-nutr-071816-064634.

Froy, Oren, Nava Chapnik, en Ruth Miskin. ‘Effect of Intermittent Fasting on Circadian Rhythms in Mice Depends on Feeding Time’. Mechanisms of Ageing and Development 130, nr. 3 (maart 2009): 154–60. https://doi.org/10.1016/j.mad.2008.10.006.

Van Reeth, O., J. Sturis, M. M. Byrne, J. D. Blackman, M. L’Hermite-Baleriaux, R. Leproult, C. Oliner, S. Refetoff, F. W. Turek, en E. Van Cauter. ‘Nocturnal Exercise Phase Delays Circadian Rhythms of Melatonin and Thyrotropin Secretion in Normal Men’. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism 266, nr. 6 (1 juni 1994): E964–74. https://doi.org/10.1152/ajpendo.1994.266.6.E964.

Thomas, J. Matthew, Philip A. Kern, Heather M. Bush, Kristen J. McQuerry, W. Scott Black, Jody L. Clasey, en Julie S. Pendergast. ‘Circadian rhythm phase shifts caused by timed exercise vary with chronotype’. JCI Insight 5, nr. 3. Geraadpleegd 30 juni 2020. https://doi.org/10.1172/jci.insight.134270.

Gooley, Joshua J. ‘Light-Induced Resetting of Circadian Rhythms in Humans’. Journal of Science and Technology in Lighting 41, nr. 0 (2018): 69–76. https://doi.org/10.2150/jstl.IEIJ160000594.


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