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12. Oktober 2017

Muskelzellen im Tag-Nacht-Rhythmus

Ein internationales Forscherteam unter Leitung der Universität Genf hat gezeigt, dass auch Muskelzellen über eine 'zirkadiane Uhr' verfügen, die den Tag-Nacht-Rhythmus regelt, und bedeutsam für die Behandlung von Typ-2-Diabetes sein kann.

Die drei amerikanischen Forscher Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young wurden Anfang Oktober mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet. Sie haben die zirkadiane Uhr erforscht, also jenen biologischen Mechanismus, der dazu dient, den Stoffwechsel auf den 24-stündigen Tag-Nacht-Rhythmus anzupassen. Von diesen Erkenntnissen haben seither viele Forscher profitiert, so auch ein Wissenschaftlerteam der Medizinischen Fakultät der Universität Genf: „Unsere Forschung wäre nicht möglich ohne die Pionierarbeiten der Nobelpreis-Gewinner, welche die molekularen Komponenten der zirkadianen Uhr in der Fliege Drosophila melanogaster charakterisiert haben“, sagt Dr. Ursula Loizides-Mangold. „Deren Arbeit erklärt die genetischen Grundlagen des zirkadianen Verhaltens, die Erkenntnisse wurden später von der Fliege auf Säugetiere übertragen. Unsere Forschungsgruppe hat diesen Ansatz für Untersuchungen von menschlichem Gewebe benutzt“, sagt die Genfer Forscherin.

Zirkadiane Uhr in Muskelzellen

Ursula Loizides-Mangold hat nun in der Fachzeitschrift PNAS gemeinsam mit in- und ausländischen Kolleginnen und Kollegen eine neue Studie veröffentlicht, die sich mit der zirkadianen Uhr in Muskelzellen beschäftigt. Denn der Mensch hat nicht einfach eine zentrale zirkadiane Uhr, die alle Stoffwechselprozesse steuert. Vielmehr verfügen verschiedene Organe über ihre eigenen Taktgeber, so auch die Muskeln, wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in ihrer jüngsten Arbeit darlegen. Die Forscher untersuchten dafür Muskelzellen in Zellkultur, aber auch Muskelgewebe aus dem Körper von Probanden. Die Untersuchungen zeigen, dass Muskelzellen tatsächlich einem zirkadianen Rhythmus unterliegen: So verändert sich die Zusammensetzung verschiedener Fette (Lipide) in den Muskelzellen im Verlauf des Tages. „Wir konnten zeigen, dass die peripheren Uhren den Lipid-Stoffwechsel in den Muskelzellen regulieren, und dass dies zu Lipid-Schwankungen führt, die sich in jedem 24-Stunden-Zeitraum wiederholen“, sagt Dr. Ursula Loizides-Mangold.

Mögliche Verbindung zu Typ-2-Diabetes

Die beschriebenen Lipid-Schwankungen sind interessant für das Verständnis des Tag-Nacht-Rhythmus' – sie könnten darüber hinaus aber auch einen Anknüpfungspunkt für die Behandlung von Diabetes bieten, wie Dr. Loizides-Mangold ausführt: „Es ist denkbar, dass diese Lipid-Oszillationen notwendig sind, um die korrekte Funktionsweise der Muskelzell-Membran sicherzustellen. Die Zusammensetzung der Zellmembran ist nämlich stark beeinflusst von unserem Essverhalten. Verschiebungen im zirkadianen Rhythmus in Kombination mit Änderungen des Essverhaltens könnten geeignet sein, Stoffwechselkrankheiten hervorzurufen. Wenn wir die Wechselwirkung zwischen der zirkadianen Uhr und dem Lipid-Stoffwechsel besser verstehen, können wir an dieser Stelle in Zukunft vielleicht in hilfreicher Weise eingreifen. Das ist insbesondere deshalb bedeutsam, weil Wirkstoffe, welche die zirkadiane Uhr beeinflussen, heute schon als potenzielle Medikamente für die Behandlung von Typ-2-Diabetes getestet werden.“

Menschliche Muskelzellen unterliegen einem zirkadianen Rhythmus. http://bit.ly/2i823EP #iph
Dr. Ursula Loizides-Mangold vom Departement für Zellphysiologie und Stoffwechsel der Universität Genf.
Dr. Ursula Loizides-Mangold vom Departement für Zellphysiologie und Stoffwechsel der Universität Genf.
 

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