Ultraschallaufnahme der Leber mit eingeblendeten Messwerten zur Beurteilung von Gewebestruktur und Elastizität zum Nachweis einer Leberverfettung. © Damian Gorczany

Gemeinsam mit Dr. Jasmin Weninger und Prof. Dr. Abdurrahman Coskun erforscht er den fein abgestimmten Regelkreis des circadianen Rhythmus – unserer inneren Uhr – und die Faktoren, die sie stören. Eine zentrale Rolle spielt dabei das Hormon Melatonin. „Melatonin wird ausgeschüttet, wenn es dunkel wird“, erklärt Özçürümez. „Es macht müde und sorgt für einen erholsamen Schlaf.“ Darüber hinaus hat es regenerative und leberschützende Funktionen.

Für die Studie werden Teilnehmende mit Lichtsensoren ausgestattet, die an der Brille befestigt werden und genau aufzeichnen, wie viel Licht die Person über mehrere Tage hinweg ausgesetzt ist. © Damian Gorczany

Doch moderne Lichtquellen sabotieren die körpereigene Melatoninproduktion. „Schon ab zehn Lux, dem Licht einer Vollmondnacht, wird die körpereigene Melatoninproduktion gehemmt“, warnt der Labormediziner. Damit ist selbst das Licht von Smartphones, Bildschirmen oder Straßenlaternen ein relevanter Störfaktor.

Innere Uhr und individuelle Veranlagung

Unsere innere Uhr wird nicht nur durch Licht beeinflusst. Auch genetische Faktoren sowie Schlaf- und Essgewohnheiten spielen eine Rolle. Sogenannte Fotorezeptoren im Auge leiten selbst unsichtbare Lichtsignale an die zentrale innere Uhr weiter – ein empfindliches System, das leicht aus dem Gleichgewicht gerät.

Das Bochumer Team untersucht unter anderem die Aktivität von Clock-Genen in Haarwurzelproben und misst parallel die Melatoninausschüttung, um den Zusammenhang zwischen individuellem Chronotyp und Lebererkrankungen zu analysieren. „Wir unterscheiden grob die Lerchen, die Eulen und die Tauben“, so Özçürümez – also Frühaufsteher, Nachtmenschen und diejenigen dazwischen.

Experimentelle Arbeiten mit einem speziellen Leberperfusionsmodell: In regelmäßigen Abständen werden Gewebeproben und Perfusionsflüssigkeit gesammelt, um den Biorhythmus der Leber zu untersuchen. © Damian Gorczany

„Lerchen leben am gesündesten“, sagt Özçürümez. „Denn sie folgen am ehesten dem natürlichen Rhythmus unserer Vorfahren, ohne künstliche Beleuchtung, mit frühem Schlaf und frühem Aufstehen.“ Heute jedoch verlängern künstliches Licht und späte Bildschirmnutzung die Tage, während das Ausschlafen am Wochenende den sogenannten Social Jetlag verursacht – eine dauerhafte Mini-Zeitverschiebung, die der Gesundheit schadet.

Schlafstörungen sind keine Nebensache

„Das Spektrum an Störungen des Biorhythmus ist äußerst vielfältig“, betont Jasmin Weninger. „Erschwerend kommt hinzu, dass Schlafprobleme häufig als normal oder Privatsache wahrgenommen werden und somit keinen Krankheitswert besitzen.“ Doch genau diese dauerhaften Verschiebungen des Biorhythmus können den Zuckerstoffwechsel stören – und langfristig eine Fettleber begünstigen.

„Die Fettleber ist eine Erkrankung mit vielen Ursachen, die sich über Jahre oder sogar Jahrzehnte entwickelt“, erklärt Özçürümez.

Forschung: Wie Licht das Leben steuert

In einer aktuellen Studie untersucht das Team den Biorhythmus von Menschen mit und ohne Fettlebererkrankung. Dabei verbringen Teilnehmende eine Nacht in der Klinik, während über 24 Stunden Blutdruck, Körpertemperatur, Blut- und Speichelproben sowie Melatoninspiegel erfasst werden. Anschließend tragen sie zwei Wochen lang Lichtsensoren, die dokumentieren, wann und wie viel Licht – ob natürlich oder künstlich – ihre Augen erreicht.

„Wer mitmacht, lernt viel über sich selbst“, sagt Özçürümez. Neben einer Aufwandsentschädigung erhalten Teilnehmende einen ausführlichen Bericht zu ihrem Chronotyp und weiteren Messergebnissen. Informationen zur Teilnahme sind online verfügbar.

Leber im Labor: Taktgeber auf dem Prüfstand

Um die Prozesse in der Leber genauer zu erfassen, hat das Bochumer Team ein besonderes Lebermodell entwickelt: Schweinelebern werden mithilfe einer patentierten Nährlösung von Abdurrahman Coskun künstlich am Leben erhalten. Über 24 Stunden entnimmt Jasmin Weninger regelmäßig Proben, um die Genaktivität zu messen.

„Durch die Isolierung der entsprechenden RNA alle vier Stunden können wir nachweisen, dass die Hauptgene ihren Rhythmus unter den Versuchsbedingungen beibehalten“, berichtet Weninger. „Ein Drittel der Gene in der Leber unterliegt einer tagesrhythmischen (circadianen) Expression, was auf eine weitreichende Regulation durch die innere Uhr hinweist.“

Künftig sollen die Versuchsbedingungen noch realitätsnäher werden – mit temperatur-, druck- und nährstoffgesteuerten Zyklen. Ziel ist es, die Leber über mehr als 24 Stunden funktionsfähig zu halten, um die biologischen Regelkreise zwischen Licht und Leber noch präziser zu entschlüsseln.

Prävention durch Licht und Verhalten

„Nur wenige Forschungsgruppen weltweit befassen sich damit, und es sind noch weit mehr Fragen offen als beantwortet“, sagt Özçürümez. Sollte sich der Einfluss des Chronotyps auf die Entstehung einer Fettleber bestätigen, könnten Lichttherapie, Blaulichtfilter, Melatoninpräparate oder Verhaltenstherapien zur Schlafverbesserung künftig eine größere Rolle in der Prävention spielen.

Evolutionäre Wurzeln der inneren Uhr

Der circadiane Rhythmus geht weit zurück: Seine Ursprünge liegen vermutlich im sogenannten Great Oxygen Event vor rund 2,4 Milliarden Jahren. Damals begann die Sauerstoffproduktion durch frühe Einzeller – ein Gift für viele anaerobe Organismen. Nur jene, die sich anpassten, überlebten, etwa indem sie sich tagsüber in tiefere Wasserschichten zurückzogen.

Dieses Verhalten gilt als Ausgangspunkt für die Entwicklung einer inneren Uhr, die Tag und Nacht unterscheidet. Schon damals entstanden vermutlich die ersten Clock-Gene, die bis heute die biologischen Rhythmen von Lebewesen steuern.

Quelle: Rubin - Ruhr Universität Bochum