Forscher haben herausgefunden, dass die innere Uhr und der Kohlenmonoxid-Stoffwechsel eng zusammenarbeiten, damit der Körper je nach Tageszeit optimal auf Umwelteinflüsse wie Nahrung reagieren kann.
Berlin – Der Kohlenmonoxid-Stoffwechsel des Körpers und die innere Uhr arbeiten eng zusammen, wie Chronobiologen der Charité Universitätsmedizin Berlin zeigen konnten. Kohlenmonoxid ist nicht nur ein toxisches Gas in Autoabgasen oder Zigarettenrauch. Seine Herstellung wird tageszeitabhängig von der inneren Uhr gesteuert, gleichzeitig reguliert Kohlenmonoxid selbst die innere Uhr. Das enge Zusammenspiel dieser Regulationssysteme haben kürzlich Forscher in der Fachzeitschrift "Nature Structural & Molecular Biology" beschrieben.
Das Ergebnis der Studie: Die innere Uhr und Stoffwechselprozesse sind eng miteinander verzahnt, damit der Körper je nach Tageszeit optimal auf Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel Nahrung, reagieren kann. Dabei werden Stoffwechselsignale vom molekularen Uhrwerk wahrgenommen und der Zellstoffwechsel in der Folge angepasst. Sobald einer dieser Mechanismen gestört ist, funktioniert auch der andere nicht richtig. Die Wissenschafter betonen, dass sich dadurch auch der Zusammenhang eines erhöhten Risikos für Diabetes Typ 2 oder dem Metabolischen Syndrom durch Schichtarbeit erklären lässt.
Der molekulare Mechanismus der inneren Uhr
Die Wissenschaftler um Achim Kramer vom Institut für Medizinische Immunologie der Charité Berlin, haben untersucht, welche Rolle der Stoffwechsel von Häm, einem eisenhaltigen Farbstoff der roten Blutkörperchen, für das Funktionieren der inneren Uhr spielt. Es handelt sich dabei um eine komplexe Verbindung, die als Stoffwechselsensor in zahlreichen anderen Proteinen präsent ist. "Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Abbauprodukt von Häm, das Kohlenmonoxid – eigentlich ein hochtoxisches Gas – für ein reibungsloses Ticken der inneren Uhr essentiell ist", wie Studienleiter Kramer erklärt.
"Stört man dessen Produktion in Leberzellen, zum Beispiel durch pharmakologische Hemmung oder durch genetisches Ausschalten des verantwortlichen Enzyms Hämoxygenase, ist der molekulare Mechanismus der inneren Uhr gestört und sie geht langsamer", ergänzt der Wissenschaftler.
Störungen dieser Art führen zu einer massiven Fehlregulation von Hunderten von Genen, die unter anderem auch für essentielle Stoffwechselprozesse, wie die Neusynthese von Glukose, verantwortlich sind. Die Forscher hoffen nun, dass sich mit der Aufklärung der molekularen Grundlagen der inneren Uhr auch gezieltere Therapien entwickeln lassen. (red, 17.1.2017)