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Bluttest misst den individuellen zirkadianen Rhythmus; Bietet neue Daten für personalisierte Gesundheit

Neuer Bluttest misst den individuellen zirkadianen Rhythmus
  • Diese Studie zeigt, dass eine einzige Blutentnahme den zeitlichen Ablauf des zirkadianen Rhythmus bestimmen kann, sodass Forscher den besten Zeitpunkt für eine Person zum Essen, Schlafen oder zur Medikamenteneinnahme bestimmen können.
  • Dies könnte bahnbrechende Daten für personalisierte Gesundheitsempfehlungen liefern.
  • Wenn unser innerer Rhythmus nicht mit unserem Schlaf-Wach-Rhythmus übereinstimmt, kann das das Risiko für gesundheitliche Probleme erhöhen. 

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht:

Auf welche Uhrzeit ist Ihre innere Uhr eingestellt? Immer mehr Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Antwort alles beeinflussen kann, von der Veranlagung einer Person zu Diabetes, Herzerkrankungen und Depressionen bis hin zum optimalen Zeitpunkt für die Einnahme von Medikamenten. Doch im Gegensatz zu routinemäßigen Bluttests für Cholesterin- und Hormonspiegel gibt es keine einfache Möglichkeit, den individuellen zirkadianen Rhythmus einer Person genau zu messen.

Neue CU Boulder-Forschungen, die im Journal of Biological Rhythms veröffentlicht wurden, deuten darauf hin, dass dieser Tag in nicht allzu ferner Zukunft kommen könnte. Die Studie ergab, dass es möglich ist, das Timing der inneren zirkadianen oder biologischen Uhr einer Person durch die Analyse einer Kombination von Molekülen in einer einzigen Blutabnahme zu bestimmen.

„Wenn wir die zirkadiane Uhr jeder einzelnen Person verstehen können, können wir möglicherweise die optimale Tageszeit vorschreiben, zu der sie essen, Sport treiben oder Medikamente einnehmen kann“, sagte der leitende Autor Christopher Depner, der die Studie als Assistenzprofessor für integrative Physiologie am durchgeführt hat CU Boulder. „Aus Sicht der personalisierten Medizin könnte es bahnbrechend sein.“

Eine zentrale „Hauptuhr“ in einer Region des Gehirns namens Hypothalamus hilft bei der Regulierung des 24-Stunden-Zyklus des Körpers, auch wenn Menschen sich nachts von Natur aus schläfrig fühlen und morgens den Drang verspüren, aufzuwachen.

Jüngste Studien haben gezeigt, dass fast jedes Gewebe oder Organ im Körper auch über ein internes Zeitmessgerät verfügt, das mit dieser Hauptuhr synchronisiert ist und vorgibt, wann wir bestimmte Hormone absondern, wie unser Herz und unsere Lunge im Laufe des Tages funktionieren und wie die Frequenz unseres Fettstoffwechsels abläuft und Zucker und mehr.

Bis zu 82 % der Protein-kodierenden Gene, die als Angriffspunkte für Medikamente dienen, weisen 24-Stunden-Zeitmuster auf, was darauf hindeutet, dass viele Medikamente besser wirken und weniger Nebenwirkungen hervorrufen könnten, wenn die Verabreichung angemessen abgestimmt wäre.

Wenn unser innerer Rhythmus im Widerspruch zu unserem Schlaf-Wach-Rhythmus steht, kann das das Risiko einer Reihe von Krankheiten erhöhen, sagte der Co-Autor der Studie, Ken Wright, Professor für integrative Physiologie und Direktor des Labors für Schlaf und Chronobiologie an der CU Boulder.

„Wenn wir in der Lage sein wollen, das Timing des zirkadianen Rhythmus einer Person zu bestimmen, müssen wir wissen, wie dieses Timing ist“, sagte er. „Im Moment haben wir keine einfache Möglichkeit, das zu tun.“

Selbst bei gesunden Menschen können die Schlaf-Wach-Zyklen um vier bis sechs Stunden variieren.

Fragen Sie einfach jemanden: „Sind Sie ein Frühaufsteher, ein Nachtschwärmer oder irgendwo dazwischen?“ kann Hinweise auf den zirkadianen Zyklus einer Person geben.

Die einzige Möglichkeit, das Timing der zirkadianen Uhr einer Person genau zu messen, ist die Durchführung einer Melatonin-Bestimmung bei schwachem Licht. Dabei muss die Person bis zu 24 Stunden lang bei schwachem Licht gehalten und stündlich Blut oder Speichel entnommen werden, um Melatonin zu messen – das Hormon, das im Körper auf natürliche Weise ansteigt, um die Schlafenszeit anzuzeigen, und abnimmt, um uns beim Aufwachen zu helfen.

Auf der Suche nach einem präziseren und praktischeren Test brachten Wright und Depner 16 Freiwillige 14 Tage lang unter streng kontrollierten Bedingungen in ein Schlaflabor.

Zusätzlich zur stündlichen Untersuchung ihres Blutes auf Melatonin verwendeten sie auch eine Methode namens „Metabolomik“, bei der die Konzentrationen von etwa 4.000 verschiedenen Metaboliten (Dinge wie Aminosäuren, Vitamine und Fettsäuren, die Nebenprodukte des Stoffwechsels sind) im Blut ermittelt wurden.

Mithilfe eines Algorithmus für maschinelles Lernen ermittelten sie, welche Ansammlung von Metaboliten mit der zirkadianen Uhr in Zusammenhang steht – und erstellten so eine Art molekularen Fingerabdruck für einzelne zirkadiane Phasen.

Als sie versuchten, die zirkadiane Phase anhand dieses Fingerabdrucks aus einer einzigen Blutentnahme vorherzusagen, lagen ihre Ergebnisse innerhalb von etwa einer Stunde nach dem schwierigeren Melatonintest, sagte Depner, jetzt Assistenzprofessor an der University of Utah.

Der Test war deutlich genauer, wenn die Personen gut ausgeruht waren und in letzter Zeit nichts gegessen hatten – eine Anforderung, die den Test außerhalb einer Laborumgebung zu einer Herausforderung machen könnte. Und um machbar und erschwinglich zu sein, müsste ein kommerzieller Test wahrscheinlich die Anzahl der gesuchten Metaboliten eingrenzen (der Test hat sie auf 65 eingegrenzt).

Aber die Studie sei ein entscheidender erster Schritt, sagte Wright.

„Wir stehen noch ganz am Anfang der Entwicklung dieser Biomarker für den zirkadianen Rhythmus, aber diese vielversprechende Studie zeigt, dass es möglich ist.“

Andere Forschungsarbeiten, darunter einige aus Wrights Labor, beschäftigen sich mit der Proteomik (Suche nach Proteinen im Blut) oder der Transkriptomik (Messung des Vorhandenseins von Ribonukleinsäure oder RNA), um die zirkadiane Phase zu bestimmen.

Letztendlich stellen sich die Forscher einen Tag vor, an dem Menschen während einer Routineuntersuchung eine Blutuntersuchung durchführen lassen können, um ihre zirkadiane Phase genau zu bestimmen – so können Ärzte nicht nur verschreiben, was zu tun ist, sondern auch wann.

Diese Studie wurde im veröffentlicht Zeitschrift für biologische Rhythmen im August 2021.



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