Zahlreiche Studien haben die gesundheitlichen Vorteile einer zeitlich begrenzten Nahrungsaufnahme aufgezeigt, einschließlich der Verlängerung der Lebensdauer, was Praktiken wie das intermittierende Fasten zu einem heißen Thema in der Wellness-Branche macht. Wie sich dies jedoch auf molekularer Ebene auf den Körper auswirkt und wie diese Veränderungen in den verschiedenen Organsystemen zusammenwirken, war bisher nicht genau bekannt. Jetzt zeigen Wissenschaftler bei Mäusen, wie zeitlich begrenztes Essen die Genexpression in mehr als 22 Regionen des Körpers und des Gehirns beeinflusst. Die Genexpression ist der Prozess, durch den Gene aktiviert werden und auf ihre Umgebung reagieren, indem sie Proteine bilden.

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Die Ergebnisse, die im Januar 2023 in der Fachzeitschrift Cell Metabolism veröffentlicht wurden, haben Auswirkungen auf eine Vielzahl von Gesundheitszuständen, bei denen eine zeitlich eingeschränkte Nahrungsaufnahme potenzielle Vorteile gezeigt hat, darunter Diabetes, Herzerkrankungen, Bluthochdruck und Krebs.

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"Wir haben festgestellt, dass zeitlich begrenztes Essen bei Mäusen eine systemweite, molekulare Auswirkung hat", sagt Professor Satchidananda Panda, Hauptautor und Inhaber des Rita und Richard Atkinson Lehrstuhls im Salk Institut. "Unsere Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit, genauer zu untersuchen, wie diese Ernährungsintervention Gene aktiviert, die an bestimmten Krankheiten, wie z. B. Krebs, beteiligt sind."

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Für die Studie wurden zwei Gruppen von Mäusen mit der gleichen kalorienreichen Nahrung gefüttert. Eine Gruppe hatte freien Zugang zum Futter, die andere Gruppe durfte nur innerhalb eines Zeitfensters von neun Stunden pro Tag fressen. Nach sieben Wochen wurden zu verschiedenen Tages- und Nachtzeiten Gewebeproben aus dem Gehirn und 22 Organgruppen entnommen und auf genetische Veränderungen untersucht. Die Proben umfassten Gewebe aus Leber, Magen, Lunge, Herz, Nebenniere, Hypothalamus, verschiedenen Teilen der Niere und des Darms sowie aus verschiedenen Bereichen des Gehirns.

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Die Wissenschaftler fanden heraus, dass 70 Prozent der Mäusegene auf die zeitlich begrenzte Nahrungsaufnahme reagieren. "Indem wir den Zeitpunkt der Nahrungsaufnahme veränderten, konnten wir die Genexpression nicht nur im Darm oder in der Leber, sondern auch bei Tausenden von Genen im Gehirn verändern", sagt Panda.

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Die Ergebnisse bieten Anhaltspunkte dafür, wie eine zeitlich eingeschränkte Ernährung bei der Bewältigung von Krankheiten helfen kann.

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Fast 40 Prozent der Gene in der Nebenniere, dem Hypothalamus und der Bauchspeicheldrüse wurden durch die zeitlich begrenzte Nahrungsaufnahme beeinflusst. Diese Organe sind wichtig für die hormonelle Regulierung. Hormone koordinieren Funktionen in verschiedenen Teilen des Körpers und des Gehirns, und ein Ungleichgewicht im Hormonhaushalt wird mit vielen Krankheiten in Verbindung gebracht, von Diabetes bis zu Stresserkrankungen. Die Ergebnisse bieten Anhaltspunkte dafür, wie eine zeitlich eingeschränkte Ernährung bei der Bewältigung dieser Krankheiten helfen kann.

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Interessanterweise waren nicht alle Abschnitte des Verdauungstrakts gleichermaßen betroffen. Während die Gene in den beiden oberen Abschnitten des Dünndarms - dem Zwölffingerdarm und dem Jejunum - durch die zeitlich begrenzte Nahrungsaufnahme aktiviert wurden, war dies im Ileum, dem unteren Ende des Dünndarms, nicht der Fall. Dieser Befund könnte eine neue Forschungsrichtung einleiten, in der untersucht wird, wie sich Arbeitsplätze mit Schichtarbeit, die unsere 24-stündige biologische Uhr (den so genannten zirkadianen Rhythmus) stören, auf Verdauungskrankheiten und Krebserkrankungen auswirken. Frühere Forschungsarbeiten von Pandas Team haben gezeigt, dass eine zeitlich begrenzte Nahrungsaufnahme die Gesundheit von Feuerwehrleuten, die in der Regel im Schichtdienst arbeiten, verbessert.

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Die Forscher fanden auch heraus, dass eine zeitlich begrenzte Ernährung die zirkadianen Rhythmen mehrerer Organe des Körpers anpasste. "Zirkadiane Rhythmen sind in jeder Zelle zu finden", sagt Panda. "Wir fanden heraus, dass zeitlich begrenztes Essen die zirkadianen Rhythmen so synchronisiert, dass sie zwei Hauptwellen haben: eine während des Fastens und eine weitere direkt nach dem Essen. Wir vermuten, dass dies dem Körper erlaubt, verschiedene Prozesse zu koordinieren."

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Als Nächstes wird Pandas Team die Auswirkungen der zeitlich eingeschränkten Ernährung auf bestimmte Erkrankungen oder Systeme, die in der Studie untersucht wurden, genauer untersuchen, wie z. B. Atherosklerose, eine Verhärtung der Arterien, die oft eine Vorstufe von Herzerkrankungen und Schlaganfällen ist, sowie chronische Nierenerkrankungen.