Gene bestimmen den Zirkadianrhythmus und wirken sich möglicherweise auf das Verhalten und den Stoffwechsel aus

Im Verlauf jedes Tages gibt es bei fast allen lebenden Organismen zyklische Veränderungen in zellulären, molekularen und biologischen Prozessen. Sie werden von endogenen molekularen Oszillatoren angetrieben, die als zirkadiane Uhr bezeichnet werden. Diese zirkadiane Uhr spielt unter anderem eine wichtige Rolle für den Schlaf, den Stoffwechsel und das Immunsystem. Sie kann durch Zeitgeber wie Licht, Hormone oder Nahrungsaufnahme beeinflusst werden. Veränderungen in der modernen Gesellschaft wie Stress, gestörte Schlaf-Wach-Phasen und eine ständige Nahrungsaufnahme können Störungen im Zirkadianrhythmus hervorrufen, die die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden beeinträchtigen. So nehmen seit Jahren die Hinweise darauf zu, dass eine Störung des Tagesrhythmus Adipositas fördert. Daraus leitet sich die Vermutung ab, dass eine Verbesserung des zirkadianen Rhythmus auch ein wirksames Mittel zur Vorbeugung von Adipositas sein könnte.

Man kennt eine Reihe von zirkadianen Genen, die mit dem Stoffwechsel und dem Verhalten assoziiert sind. Von ihnen sind mehr als 300 genetische Varianten (Single Nucleotide Polymorphismus, SNPs) bekannt. Studienergebnisse deuten an, dass Personen mit bestimmten Genvarianten mehr essen, weniger schlafen, mehr Fett zu sich nehmen und häufiger eine abdominale Adipositas haben.

Ziel dieser Studie war, die Beziehung zwischen zirkadianen Genen, dem Chronotyp, Schlafmustern, der Ernährung und Adipositas anhand der EPIC-Spanien-Studie näher zu untersuchen.

Die EPIC-Spanien-Kohorte

In der EPIC-Spanien-Studie wurden zwischen 1992 und 1996 insgesamt 41.440 Freiwillige (15.632 Männer und 25.808 Frauen) im Alter von 29 bis 69 Jahren aus fünf Regionen in Spanien erfasst. Sie machten Angaben zu ihrer Ernährung, darüber hinaus wurden anthropometrische Messungen durchgeführt (Körpergröße und -gewicht, Hüft- und Taillenumfang) sowie Daten zum Lebensstil, zur Krankengeschichte und Blutproben für die Analyse von Biomarkern und genetische Untersuchungen gesammelt.

Bei 3183 Personen wurden genetische Analysen durchgeführt, die sechs zirkadiane Gene umfassten (PER1, PER2, PER3, CRY1, NR1D1, CLOCK). Von diesen Genen sind zwölf genetische Varianten (SNPs) bekannt, die in früheren Studien mit Adipositas, der Schlafdauer, Ernährung und dem Stoffwechsel in Zusammenhang gebracht wurden.

Multivariable logistische und lineare Regression sowie weitere genetische Modelle kamen zum Einsatz, um Zusammenhänge aufzudecken und genetische Risikobewertungen zu erstellen.

Abendmenschen zeigen eher ungünstige Merkmale

Mehrere anthropometrische Maße waren bei Menschen mit einem späten Chronotyp höher, z. B. das Taille-Hüft-Verhältnis (p = 0,005). Der BMI tendierte dazu, in Richtung eines späten Chronotyps zuzunehmen. Teilnehmer mit einem späten Chronotyp nahmen im Laufe der Zeit stärker an Körpergewicht (p = 0,004) und Taillenumfang zu (p = 0,008). Die Schlafdauer war bei Teilnehmern mit einem späten Chronotyp höher (p < 0,001), sie nahmen ihre Mahlzeiten später ein (p < 0,001) und ließen häufiger eine aus (p < 0,001).

Eine Variante des PER1-Gens (rs2735611) war mit einer um 11,6 Prozent geringeren langfristigen Gewichtszunahme verbunden, während drei Varianten des CLOCK-Gens (rs12649507, rs3749474 und rs4864548) mit einer um 20 Prozent geringeren Zunahme des Taillenumfangs assoziiert waren. Diese und andere Assoziationen mit Körpermaßen gingen bei mehrfacher Testkorrektur verloren, mit Ausnahme des Taille-Hüft-Verhältnisses von drei Varianten des CLOCK-Gens (rs1801260, rs2070062 und rs4580704).

Keine genetische Variante war mit den Mahlzeiten, der Anzahl der Mahlzeiten oder der Zeit vom Aufwachen bis zum Frühstück signifikant assoziiert. Auch Assoziationen mit der Ernährung, dem Chronotyp und der Schlafdauer oder -qualität erreichten keine statistische Signifikanz.

Die Anzahl der Risikoallele hängt mit Übergewicht und Adipositas zusammen

Aus der Anzahl der vorhandenen Risikoallele jeder genetischen Variante (0, 1 oder 2) und deren Effektstärken wurde für jedes Individuum ein gewichteter genetischer Risikoscore berechnet. Dieser war nicht signifikant mit dem Chronotyp oder der Schlafdauer assoziiert, aber mit einigen anthropometrischen Maßen: Mit jedem zusätzlichen Risikoallel stiegen der BMI und der Taillenumfang im frühen Erwachsenenalter signifikant an. Der auffälligste Anstieg wurde bei der Gewichtszunahme beobachtet, der auch bei Adjustierung bestehen blieb. Es gab unabhängig vom BMI eine positive Assoziation mit dem Taille-Hüft-Verhältnis im späten Erwachsenenalter.

Der gewichtete genetische Risikoscore für einen späten Chronotyp war mit allen anderen Faktoren assoziiert (p < 0,05) und sowohl im frühen als auch im späten Erwachsenenalter mit einem erhöhten Risiko für Übergewicht und Adipositas verbunden (OR = 2,2; p = 0,004 bzw. OR = 2,1; p = 0,02).

Quellen:
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Molina-Montes E^1,2,3,4, Rodríguez-Barranco M^3,4,5, Ching-López A^3,4,5, Artacho R¹, Huerta JM^4,6, Amiano P^4,7,8, Lasheras C⁹, Moreno-Iribas C^4,10,11, Jimenez-Zabala A4,7,8, Chirlaque MD^4,6, Barricarte A^4,10,12, Luján-Barroso L¹³, Agudo A¹³, Jakszyn P¹³, Quirós JR¹⁴, Sánchez MJ^3,4,5,15; miguel.rodriguez.barranco.easp@juntadeandalucia.es .

¹Department of Nutrition and Food Science, University of Granada, Granada, Spain; ²Institute of Nutrition and Food Technology (INYTA) ‘Jose Mataix’, Biomedical Research Centre, University of Granada, Granada, Spain; ³Instituto de Investigacion Biosanitaria ibs. GRANADA, Granada, Spain; ⁴CIBER of Epidemiology and Public Health (CIBERESP), Madrid, Spain; ⁵Andalusian School of Public Health (EASP), Granada, Spain; ⁶Department of Epidemiology, Murcia Regional Health Council, IMIB-Arrixaca, Murcia University, Murcia, Spain; ⁷Ministry of Health of the Basque Government, Sub Directorate for Public Health and Addictions of Gipuzkoa, San Sebastian, Spain; ⁸Biodonostia Health Research Institute, Epidemiology of Chronic and Communicable Diseases Group, San Sebastian, Spain; ⁹Functional Biology Department, School of Medicine, University of Oviedo, Asturias, Spain; ¹⁰Navarra Public Health Institute, IdiSNA, Pamplona, Spain; ¹¹Red de Investigacion en Servicios de Salud en Enfermedades Cronicas (REDISSEC), Pamplona, Spain; ¹²Navarra Public Health Institute, Pamplona, Spain; ¹³Unit of Nutrition and Cancer, Catalan Institute of Oncology - ICO, Nutrition and Cancer Group; Epidemiology, Public Health, Cancer Prevention; Palliative Care Program; Bellvitge Biomedical Research Institute - IDIBELL, L'Hospitalet de Llobregat, Spain; ¹⁴Public Health Directorate, Asturias, Spain, ¹⁵Department of Preventive Medicine and Public Health, University of Granada, Granada, Spain

Circadian clock gene variants and their link with chronotype, chrononutrition, sleeping patterns and obesity in the European prospective investigation into cancer and nutrition (EPIC) study.

Clin Nutr. 2022 Sep;41(9):1977-1990. doi: 10.1016/j.clnu.2022.07.027.

IME 16-10273