Zentrale und periphere Uhrengene in der Regulation des Energiestoffwechsels

Endogene zirkadiane Uhren regulieren 24h-Rhythmen in Physiologie und Verhalten. Das zirkadiane System der Säugetiere besteht aus einem zentralen Schrittmacher im hypothalamischen Nucleus suprachiasmaticus (SCN) sowie untergeordneten zellulären Oszillatoren in anderen Gehirnregionen sowie den meisten Geweben des Körpers. Diese sog. peripheren Uhren funktionieren weitestgehend autonom und regulieren über transkriptionelle Netzwerke die Physiologie der Zelle im Tagesrhythmus. Der SCN dagegen vermittelt die Synchronisation dieses Uhrennetzwerks untereinander und mit dem externen Tag-Nacht-Rhythmus. Störungen in der zirkadianen Organisation, z.B. durch nächtliche Lichtexposition, bei Jetlag oder Schichtarbeit, führen zu einer Dysregulation der molekularen Uhren und deren Zielprozesse und fördern so die Entwicklung von Erkrankungen wie Adipositas, Typ 2-Diabetes, Immundefekten und Krebs. Daten aus Tiermodellen zeigen, dass zirkadiane und metabolische Regulationsprozesse sehr eng miteinander verknüpft sind. Dabei spielen besonders die peripheren Uhren, z.B. im Pankreas oder in den Adipozyten, eine wichtige Rolle in der Regulation des Energiestoffwechsels. Die Erforschung der Synchronisations-Mechanismen dieser Uhren kann deshalb neue Ansatzpunkte liefern für die Prävention metabolischer Defekte in unserer modernen 24/7-Gesellschaft.