Zwei Forscherteams, die verschiedene Aspekte der Bewegung bei Mäusen analysierten, fanden heraus, dass die Tageszeit die Produktivität der körperlichen Aktivität beeinflussen könnte.
Wissenschaftler wissen bereits, dass der zirkadiane Rhythmus mit unserem Stoffwechsel interagiert. Der zirkadiane Rhythmus eines Menschen umfasst körperliche, geistige und Verhaltensänderungen, die einem Zyklus von 24 Stunden folgen.
Diese Verhaltensmuster entwickeln sich als Reaktion auf Licht und Dunkelheit und stehen im Zusammenhang mit der zirkadianen Uhr, die der Sonnenzeit folgt. Zirkadiane Rhythmen sind in den meisten Lebewesen vorhanden.
Zwei Forscherteams beschlossen zu untersuchen, wie die Tageszeit die Reaktion des Körpers auf Bewegung beeinflussen kann.
Gad Asher, der in der Abteilung für Biomolekulare Wissenschaften am Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel, arbeitet, ist leitender Autor der ersten Studie, während Paolo Sassone-Corsi vom Center for Epigenetics and Metabolism an der University of California (UC), Irvine, leitender Autor der zweiten Studie ist.
„Es ist hinlänglich bekannt, dass fast jeder Aspekt unserer Physiologie und unseres Stoffwechsels von der zirkadianen Uhr bestimmt wird“, bemerkt Asher.
„Frühere Studien aus unserem Labor haben gezeigt, dass mindestens 50 % unseres Stoffwechsels zirkadian sind und 50 % der Metaboliten in unserem Körper basierend auf dem zirkadianen Zyklus oszillieren. Es macht Sinn, dass Bewegung eines der Dinge ist, die davon beeinflusst werden“, sagt Sassone-Corsi.
Untersuchung der Reaktion von Mäusen auf Bewegung
Die beiden Studien bestätigen, dass der zirkadiane Rhythmus eine wesentliche Rolle dabei spielt, wie der Körper auf körperliche Bewegung reagiert. Obwohl jedes Team eine andere Komponente von Bewegung untersuchte, ergänzen sich die beiden Studien gegenseitig.
Beide Teams untersuchten den Zusammenhang zwischen der Tageszeit und der Trainingsleistung bei Mäusen. Da diese Tiere nachtaktiv sind, mussten sich die Forscher, um die Ergebnisse auf den Menschen zu übertragen, auf die aktiven und ruhenden Phasen der Mäuse konzentrieren und nicht auf die Zeit auf der Uhr.
In der ersten Studie, deren Ergebnisse in Zellstoffwechselveröffentlicht wurden, verglichen Asher und Team die Bewegungsleistung von Mäusen zu verschiedenen Tageszeiten, indem sie sie während ihrer aktiven Phase auf Laufbänder setzten. Die Mäuse erbrachten in den späteren Phasen dieser Phase bessere Leistungen, was bedeutet, dass der „Mäuseabend“ für sie eine bessere Zeit zum Trainieren war.
Am Abend waren bei den Mäusen die Spiegel einer Verbindung namens 5-Aminoimidazol-4-Carboxamid-Ribonukleotid (ZMP) höher. ZMP ist für den Stoffwechsel notwendig, weil es Stoffwechselwege aktiviert, die zum Abbau von Glukose und Fettsäuren führen.
Dieser Abbau beruht auf der Aktivierung von AMPK, einem zellulären Hauptstoffwechselregulator. Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass ZMP eine Rolle bei der Steigerung der Leistungsfähigkeit am Abend spielen könnte.
„Interessanterweise ist ZMP ein endogenes Analogon von AICAR (Aminoimidazol-Carboxamid-Ribosid), einer Verbindung, die von einigen Sportlern zum Doping verwendet wird“, sagt Asher.
Die Forscher bauten auf ihren Erkenntnissen auf, indem sie die Trainingsleistung von 12 Menschen analysierten. Anhand des Sauerstoffverbrauchs als Maß für die Trainingseffizienz kamen sie zu dem Schluss, dass die Teilnehmer auch abends eine bessere Trainingsleistung erbrachten als morgens.
Untersuchen, wie Bewegung die Muskeln verändert
Sassone-Corsi und Team bewerteten auch die Leistung von Mäusen auf Laufbändern, aber sie konzentrierten sich auf die Veränderungen, die das Training im Muskelgewebe der Mäuse hervorrief. Ihre Ergebnisse erscheinen auch in Zellstoffwechsel.
Mit diesem Ansatz konnten sie den Prozess, der zum Glukoseabbau und zur Lipidoxidation (Fettverbrennung) führt, weiter untersuchen.
Die Ergebnisse zeigten, dass Bewegung ein Protein namens Hypoxie-induzierbarer Faktor 1-alpha (HIF-1α) zu verschiedenen Tageszeiten auf unterschiedliche Weise aktiviert. HIF-1α reagiert auf Veränderungen des Sauerstoffgehalts im Körpergewebe, indem es bestimmte Gene stimuliert.
„Es macht Sinn, dass HIF-1α hier wichtig sein könnte, aber bis jetzt wussten wir nicht, dass seine Werte je nach Tageszeit schwanken“, sagt Sassone-Corsi.
Aus ihren Ergebnissen schlossen die Forscher, dass sich Bewegung zu Beginn der aktiven Phase der Mäuse günstiger auf den Stoffwechsel auswirkt als gegen Ende. Übertragen auf die menschliche Zeit war der Effekt am späten Vormittag am positivsten.
Es ist jedoch wichtig zu bedenken, dass in beiden Studien Mäuse verwendet wurden und dass die Übertragung der Ergebnisse auf den Menschen kompliziert sein kann, da die Verhaltensmuster von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich sind.
„Sie sind vielleicht ein Morgenmensch oder ein Nachtmensch, und diese Dinge müssen berücksichtigt werden“, schließt Sassone-Corsi.