Die Ursachen für Fettleibigkeit sind komplex und werden von vielen Faktoren beeinflusst. Während die Forschung Zusammenhänge zwischen Schlaf, Essgewohnheiten und Gewichtszunahme aufgezeigt hat, sind sich die Wissenschaftler nach wie vor nicht sicher, welche Rolle das circadiane System – die biologische Uhr – bei der Gestaltung von Essgewohnheiten spielt. Eine neue Studie von Forschern der Warren Alpert Medical School der Brown University und des Mass General Brigham zeigt jedoch einen eindeutigen Zusammenhang zwischen circadianen Rhythmen, Gewicht und Essgewohnheiten bei Jugendlichen auf, einer gefährdeten Altersgruppe, deren Essgewohnheiten ihre lebenslange Gesundheit beeinflussen. Die Studie ergab, dass Jugendliche, deren Gewicht als „übergewichtig“ oder „fettleibig“ eingestuft wurde, im Vergleich zu Teilnehmern mit gesundem Gewicht später am Tag mehr Kalorien zu sich nahmen.

Die Ergebnisse, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurden, legen nahe, dass der circadiane Rhythmus eine wichtige Rolle bei der Erklärung der späteren Kalorienaufnahme bei Personen spielt, bei denen ein Risiko für Fettleibigkeit besteht, so die leitende Forscherin Mary Carskadon, Professorin für Psychiatrie und menschliches Verhalten an der medizinischen Fakultät der Brown University. „Die entscheidende Bedeutung der Entwicklung von Jugendlichen für die Weichenstellung für ein Leben in Gesundheit unterstreicht die Notwendigkeit, die Rolle von Schlaf-/Wach- und circadianen Zeitprozessen für das Essverhalten zu verstehen“, sagte Carskadon, die auch das Schlafforschungslabor des Bradley Hospital leitet. Das hier gewonnene Wissen öffnet die Tür zu potenziellen Interventionen, die die Gesundheit von Teenagern in Zukunft verbessern können.

Biologische Uhr und Essverhalten

Das circadiane System besteht aus Billionen von „Uhren“, die in praktisch allen Organen, Geweben und Zellen vorhanden sind, und die Biologie und das Verhalten darauf vorbereiten, sich an die wechselnden Anforderungen im Tag-Nacht-Zyklus anzupassen. Es ist bekannt, dass der Einfluss des circadianen Systems von Mensch zu Mensch unterschiedlich ist, was auf eine Kombination aus genetischen, verhaltensbezogenen und umweltbedingten Faktoren zurückzuführen ist. In früheren Studien wurde das Schlaf- und Essverhalten anhand von selbstberichteten Hungermaßnahmen und anderen Variablen analysiert, so der Studienautor David Barker, außerordentlicher Professor für Psychiatrie und menschliches Verhalten (Forschung) an der Brown University.

Einige Faktoren, die diese Studie auszeichnen, so Barker, waren die sorgfältige Messung der Nahrung vor und nach den Mahlzeiten und die Tatsache, dass Umwelt- und Verhaltenseinflüsse kontrolliert wurden, während die Teilnehmer im Labor blieben. 51 Freiwillige im Alter von 12 bis 18 Jahren nahmen an der Studie teil, die im Schlafforschungslabor des Bradley Hospital durchgeführt wurde.Die Teilnehmer wurden anhand ihres Body-Mass-Index in drei Gruppen eingeteilt. Sie wurden in 28-Stunden-Schlaf- und Wachzyklen versetzt – etwas länger als ein typischer 24-Stunden-Tag – und blieben im Wachzustand in einer kontrollierten Umgebung mit gedämpftem Licht und während des Schlafs in völliger Dunkelheit. Die Teilnehmer blieben während der gesamten Studie, die 11 Tage und 10 Nächte dauerte, im selben Raum. Um äußere Einflüsse auf den Tagesrhythmus zu kontrollieren, entfernten die Forscher alle externen Zeitgeber aus der Laborumgebung, einschließlich Uhren und Zugang zu natürlichem Licht.

Die Teilnehmer erhielten während der Wachphase sechs Mal die Möglichkeit, zu festgelegten Zeiten zu essen, wobei das Menü standardisiert war, und sie während der Mahlzeit so viel essen konnten, wie sie wollten. Die Forscher verfolgten die verzehrte Nahrung sowie die Kalorienaufnahme. Tagsüber wurden sie von Forschungsstudenten der Brown University und anderer Institutionen überwacht, die die Möglichkeit boten, an verschiedenen Aktivitäten teilzunehmen, darunter Basteln, Filme schauen (bei gedimmter Beleuchtung) und Gesellschaftsspiele spielen.

Die Ergebnisse zeigten, dass Veränderungen im circadianen System während des Tages und der Nacht den Lebensmittelkonsum erheblich beeinflussten. In allen drei Gruppen war die Nahrungsaufnahme am späten Nachmittag und frühen Abend am höchsten und am Morgen am niedrigsten, selbst wenn man Verhaltens- und Umweltfaktoren berücksichtigte. Dies zeigt, dass die biologische Uhr des Körpers einen direkten Einfluss darauf hat, wie viel Menschen zu verschiedenen Tageszeiten essen. Jugendliche in den Gruppen für Adipositas und Übergewicht nahmen am Abend deutlich mehr Kalorien zu sich als diejenigen in der Gruppe für gesundes Gewicht. Die Forscher stellten keine signifikanten Unterschiede in der Gesamtschlafzeit zwischen oder innerhalb der Gruppen über die Schlafzyklen hinweg fest.

Wechselwirkungen zwischen circadianem System, Ernährung und Stoffwechsel

Laut Studienautor Frank Scheer, Direktor des Medical Chronobiology Program am Brigham and Women’s Hospital, war bereits bekannt, dass das circadiane System den Hunger und den Stoffwechsel beeinflusst. Unklar sei jedoch, ob das circadiane System – wenn es von den Einflüssen der Umwelt- und Verhaltenszyklen, einschließlich Licht-, Schlaf- und Aktivitätszyklen, isoliert wird – den Lebensmittelkonsum direkt beeinflusst.„Diese Studie ist die erste, die zeigt, dass die Nahrungsaufnahme selbst durch unsere innere Körperuhr reguliert wird“, so Scheer.

Es sind weitere Studien erforderlich, um festzustellen, ob die Beeinflussung der circadianen Steuerung der Nahrungsaufnahme zu Gewichtsveränderungen beiträgt, ob Gewichtsveränderungen die circadiane Steuerung der Nahrungsaufnahme beeinflussen oder ob eine Kombination aus beidem vorliegt. Carskadon sagte, dass die Ergebnisse dieser Studie Ärzten, die Jugendliche bei der Gewichtskontrolle beraten, als Informationsquelle dienen könnten.

Zum Beispiel könnte der Einfluss des circadianen Timings durch den Ausschluss von Licht am späten Tag und die Verstärkung von hellem Licht am Morgen, insbesondere während des Trainings, beeinflusst werden. Das könnte dazu beitragen, die Rhythmen an einen besseren Ort zu bringen – und auch gesunde Gewohnheiten zu schaffen. Mit zukünftigen Forschungsarbeiten möchte das Team ein tieferes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen dem circadianen System, der Ernährung und dem Stoffwechsel sowie der diesen Beziehungen zugrunde liegenden Mechanismen und der Auswirkungen auf die Entwicklung zeitlich abgestimmter Ernährungsinterventionen zur Verbesserung der Gesundheit erlangen.