Metabolische Erkrankungen wie Diabetes haben epidemische Ausmaße erreicht. Dieses Phänomen erklärt sich durch einen sitzenden Lebensstil in Verbindung mit einer zirkadianen Verschiebung – einer Desynchronisation zwischen unseren inneren biologischen Uhren und den Umweltreizen. Darüber hinaus verbringen wir fast 90 % unserer Zeit in Innenräumen, mit einer sehr begrenzten Exposition gegenüber natürlichem Licht.
Um die Rolle des letzteren auf den menschlichen Stoffwechsel, insbesondere auf die Kontrolle des Blutzuckers, zu untersuchen, führte ein Team der Universität Genf (UNIGE), der Universitätskliniken Genf (HUG), der Universität Maastricht und des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DDZ) eine kontrollierte Studie mit dreizehn Freiwilligen mit Typ-2-Diabetes durch. Bei Exposition gegenüber Tageslicht zeigten diese Personen stabilere Blutzuckerwerte und ein insgesamt verbessertes Stoffwechselprofil.
Das Forschungsteam liefert den ersten Nachweis der positiven Wirkung von natürlichem Licht auf Menschen mit dieser Krankheit.
© Loïc Metz, UNIGE, mit KI generiertes Bild. Diese in der Zeitschrift
Cell Metabolism veröffentlichten Ergebnisse liefern den ersten Nachweis der positiven Wirkung von natürlichem Licht auf Menschen mit dieser Krankheit.
Wie bei allen Lebewesen unterliegen die menschlichen physiologischen Prozesse dem Einfluss des zirkadianen Rhythmus, der durch den Wechsel von Tag und Nacht gesteuert wird. Dieser wird von einer zentralen Uhr im Gehirn kontrolliert, die die Uhren der peripheren Organe, zum Beispiel in der Leber oder der Skelettmuskulatur, synchronisiert.
"Wir wissen seit einigen Jahren, dass die Störung der zirkadianen Rhythmen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Stoffwechselstörungen spielt, von denen ein wachsender Anteil der westlichen Bevölkerung betroffen ist", bemerkt Charna Dibner, außerordentliche Professorin an der Medizinischen Fakultät der UNIGE und den HUG, die diese Arbeit gemeinsam mit Joris Hoeks, außerordentlicher Professor an der Universität Maastricht, und Patrick Schrauwen, Professor am DDZ, geleitet hat.
Bei Personen, die natürlichem Licht ausgesetzt waren, lagen die Blutzuckerwerte länger im Normbereich, mit weniger Schwankungen.
"Wir verbringen den größten Teil unserer Tage unter künstlicher Beleuchtung, deren Lichtintensität geringer und deren Wellenlängenspektrum schmaler ist als bei natürlichem Licht, das effektiver für die Synchronisierung der biologischen Uhr mit der Umwelt ist. Könnte der Mangel an natürlichem Licht für Stoffwechselerkrankungen wie Typ-2-Diabetes verantwortlich sein?", fügt Joris Hoeks hinzu.
Die Uhren des Körpers entschlüsseln
Die Wissenschaftler rekrutierten dreizehn Freiwillige im Alter von 65 Jahren und älter, die mit Typ-2-Diabetes leben. Diese Personen verbrachten viereinhalb Tage in speziell gestalteten Lebensräumen an der Universität Maastricht, die entweder mit natürlichem Licht aus großen Fenstern oder mit Kunstlicht beleuchtet waren. Nach einer Pause von mindestens vier Wochen nahmen sie an einer zweiten Sitzung teil, diesmal in der anderen Lichtumgebung.
"Dieses experimentelle Modell ermöglicht es uns, dieselben Personen unter beiden Bedingungen zu untersuchen, was die individuelle Variabilität in unseren Ergebnissen begrenzt", erklärt Joris Hoeks. "Abgesehen von der Lichtquelle waren alle anderen lebensstilbezogenen Parameter – Mahlzeiten, Schlaf, körperliche Aktivität, Bildschirmzeit usw. – streng identisch."
Und selbst in der kurzen Dauer des Experiments wurde eine signifikante Wirkung festgestellt: Bei Personen, die natürlichem Licht ausgesetzt waren, lagen die Blutzuckerwerte länger im Normbereich, mit geringerer Variabilität. "Das sind zwei wichtige Elemente, die darauf hinweisen, dass unsere diabetischen Freiwilligen ihren Zuckerspiegel besser kontrollieren konnten", erklärt Patrick Schrauwen vom DDZ. "Darüber hinaus war ihr Melatoninspiegel am Abend leicht erhöht, und der oxidative Fettstoffwechsel war ebenfalls verbessert."
Um diese positiven Stoffwechselveränderungen besser zu verstehen, entnahmen die Wissenschaftler vor, während und nach jeder Lichtbedingung Blut- und Muskelproben. "Wir analysierten die Regulation der molekularen Uhren in kultivierten Skelettmuskelzellen sowie die Lipide, Metaboliten und die Genexpression im Blut. Alle diese Ergebnisse zeigen klar, dass die innere Uhr und der Stoffwechsel von natürlichem Licht beeinflusst werden. Das könnte die verbesserte Regulierung des Blutzuckers und die bessere Koordination zwischen der zentralen Uhr im Gehirn und den Uhren der Organe erklären", sagt Charna Dibner.
Ergebnisse unter realen Bedingungen zu bestätigen
Diese erste kontrollierte Crossover-Studie, die erste dieser Art weltweit, umfasste nur eine kleine Gruppe älterer Menschen mit Typ-2-Diabetes und dauerte nur wenige Tage. Dennoch liefert sie den ersten Beweis für die positive Wirkung von natürlichem Licht auf die Stoffwechselgesundheit im Vergleich zu Kunstlicht. "Der nächste Schritt wird sein, die Wechselwirkungen zwischen der Exposition gegenüber natürlichem Licht und der Stoffwechselgesundheit unter realen Bedingungen zu untersuchen, indem Freiwillige über mehrere Wochen mit Lichtsensoren und Glukosemessgeräten ausgestattet werden", erklärt Jan-Frieder Harmsen, Hauptautor der Studie, ehemaliger Doktorand in der Forschungsgruppe von Joris Hoeks und derzeit Postdoktorand an der RWTH Aachen in Deutschland. "Diese Studie unterstreicht auch die oft vernachlässigte Auswirkung der Gebäudearchitektur auf unsere Gesundheit."
Diese Studie wurde mit Unterstützung der VELUX Stiftung und der Daylight Academy, des Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung und der Vontobel-Stiftung durchgeführt.
Quelle: Universität Genf