Natürliches Tageslicht während der Bürozeiten verbessert die Glukosestabilität bei Typ-2-Diabetes

Natürliches Tageslicht während der Bürozeiten verbessert die Glukosestabilität bei Typ-2-Diabetes

Eine kontrollierte Crossover-Studie zeigt, dass bei Menschen mit Typ-2-Diabetes allein das Arbeiten bei natürlichem Tageslicht anstelle von herkömmlicher künstlicher Beleuchtung die täglichen Glukoseschwankungen stabilisieren, die Fettoxidation steigern und die Stoffwechseluhr des Körpers subtil stimmen kann.

Studie: Natürliches Tageslicht während der Bürozeiten verbessert die Glukosekontrolle und den Substratstoffwechsel im gesamten Körper. Bildnachweis: Piotr Zajda/Shutterstock.com

In einer aktuellen Studie veröffentlicht in ZellstoffwechselForscher untersuchten, ob das Verbringen von Bürozeiten bei natürlichem Tageslicht statt bei künstlicher Bürobeleuchtung die Gesundheitsindikatoren bei Menschen mit Typ-2-Diabetes verbessern kann.

Sie fanden heraus, dass die Einwirkung von natürlichem Licht den Stoffwechsel in Richtung einer stärkeren Fettoxidation verschob, ausgewählte zirkadiane Leistungen modulierte und die molekularen Stoffwechselsignaturen veränderte. Bei Menschen, die stärker natürlichem Licht ausgesetzt waren, kam es ebenfalls zu einem leichten, aber statistisch signifikanten Anstieg der Zeit, in der ihr Glukosespiegel im normalen Bereich blieb.

Warum Tageslicht für die Glukose- und Stoffwechselgesundheit wichtig ist

Das menschliche zirkadiane System synchronisiert Stoffwechsel und Physiologie mit dem Tag-Nacht-Zyklus, wobei Licht als stärkster Regulator fungiert. Die zentrale biologische Uhr im Gehirn koordiniert periphere Uhren in Organen, einschließlich Leber, Skelettmuskel und Bauchspeicheldrüse, und beeinflusst so den Glukosestoffwechsel, den Energieverbrauch und die Insulinsensitivität.

Störungen des zirkadianen Rhythmus, die in modernen, vom Wohnen in Innenräumen dominierten Lebensstilen häufig vorkommen, stehen in engem Zusammenhang mit Stoffwechselstörungen, einschließlich Typ-2-Diabetes. Menschen verbringen typischerweise 80 bis 90 % ihrer Zeit in Innenräumen, wo die Beleuchtung schwächer, spektral statisch und schlecht auf die natürlichen Tageslichtmuster abgestimmt ist.

Frühere Studien legen nahe, dass die Exposition gegenüber künstlichem Licht den Glukose- und Lipidstoffwechsel beeinflussen kann; Allerdings spiegeln diese Studien selten reale Tageslichtbedingungen wider und konzentrieren sich häufig auf kurzfristige oder isolierte Stoffwechselergebnisse.

Vergleich von Fenster-Tageslicht mit herkömmlicher künstlicher Bürobeleuchtung

Ziel der Forscher war es, metabolische, zirkadiane und andere physiologische Reaktionen auf die natürliche Tageslichtexposition umfassend zu bewerten. Sie nutzten eine randomisierte Crossover-Studie, an der 13 ältere Erwachsene mit Typ-2-Diabetes teilnahmen, die zwei 4,5-tägige Interventionsperioden absolvierten. In einem Zeitraum waren die Mitarbeiter in Innenräumen durch große Fenster natürlichem Tageslicht ausgesetzt, in dem anderen waren sie ständiger künstlicher Bürobeleuchtung ausgesetzt, die bewusst auf melanopische und kurzwellige Anteile beschränkt war.

Zwischen den Interventionen gab es eine Auswaschphase von vier Wochen oder mehr. Während jeder Intervention blieben die Teilnehmer ununterbrochen in einer Forschungseinrichtung, folgten standardisierten Schlafplänen und Essenszeiten und hielten an der konsequenten Einnahme von Medikamenten fest.

Während der Bürozeiten (08:00–17:00 Uhr) erfolgte die Belichtung mit natürlichem Tageslicht, während die künstliche Beleuchtung auf Augenhöhe 300 Lux lieferte. Unter beiden Bedingungen wurde die Abendlichtexposition streng kontrolliert, und beim Verlassen der kontrollierten Umgebung wurden Brillen verwendet, die blaues Licht blockierten.

Während der gesamten Intervention wurde eine kontinuierliche Glukoseüberwachung durchgeführt, um die Blutzuckerkontrolle zu beurteilen. Der Energieverbrauch des gesamten Körpers und die Substratoxidation wurden mittels indirekter Kalorimetrie gemessen, die Bewertungen in einer Beatmungskammer und einer belüfteten Haube umfasste.

Zur Erstellung eines Stoffwechselprofils wurden über einen Zeitraum von 24 Stunden Blutproben entnommen und ein Test zur Verträglichkeit gemischter Mahlzeiten untersuchte den postprandialen Stoffwechsel. Es wurden Skelettmuskelbiopsien durchgeführt, um die Uhrgenexpression und die zirkadianen Eigenschaften in kultivierten Muskelzellen zu untersuchen. Multiomische Analysen, einschließlich Lipidomics, Metabolomics und Monozyten-Transkriptomics, wurden in einem explorativen, hypothesengenerierenden Rahmen durchgeführt, um systemische molekulare Reaktionen zu erfassen.

Tageslicht stabilisiert die Glukoseschwankungen und fördert die Fettoxidation

Die Einwirkung von natürlichem Tageslicht veränderte die durchschnittlichen Glukosewerte nicht, führte jedoch zu einem größeren Anteil der Zeit, die innerhalb des normalen Glukosebereichs verbracht wurde, was auf eine verbesserte glykämische Stabilität hinweist.

Computermodelle zeigten, dass natürliches Licht die Amplitude der täglichen Glukoseschwankungen verringerte, was mit einer besseren Glukosekontrolle verbunden war. Der Energieverbrauch des gesamten Körpers war bei den verschiedenen Lichtverhältnissen ähnlich. Natürliches Tageslicht verlagerte den Stoffwechsel jedoch den ganzen Tag über und nach einer gemischten Mahlzeit kontinuierlich in Richtung einer stärkeren Fettoxidation und einer geringeren Kohlenhydratoxidation, was eine verbesserte Stoffwechselflexibilität oder die Fähigkeit zum effizienten Wechsel zwischen Energiequellen widerspiegelt.

Obwohl sich die 24-Stunden-Werte von Plasmaglukose, Triglyceriden und freien Fettsäuren zwischen den Bedingungen nicht wesentlich unterschieden, unterschied sich die postprandiale Stoffwechseldynamik, wobei natürliches Licht ein Stoffwechselprofil förderte, das mit einer verbesserten Lipidverwertung vereinbar war. Die abendliche Melatoninsekretion war nach der Exposition gegenüber natürlichem Tageslicht höher, was auf subtile zirkadiane Effekte hindeutet, obwohl der Zeitpunkt des Melatoninbeginns unverändert blieb.

Auf molekularer Ebene zeigten Biopsien von Skelettmuskeln eine erhöhte Expression spezifischer Uhrgene nach natürlicher Lichtexposition. Aus diesen Biopsien kultivierte primäre Muskelzellen zeigten einen phasenverschobenen zirkadianen Rhythmus, was auf anhaltende Veränderungen der peripheren Uhreigenschaften schließen lässt, wie sie ex vivo unter kontrollierten Laborbedingungen beobachtet wurden, was auf eine mögliche Erinnerung auf zellulärer Ebene an frühere Lichtexposition hinweist.

Multi-Omic-Analysen zeigten konsistente, mit dem Tageslicht verbundene Muster bei zirkulierenden Metaboliten, Lipidklassen und der Genexpression von Immunzellen, insbesondere unter Beteiligung der Lipidstoffwechselwege. Die meisten einzelnen molekularen Merkmale blieben jedoch nach der Korrektur für mehrere Tests nicht signifikant.

Diese Ergebnisse zeigen, dass die Exposition gegenüber natürlichem Tageslicht in Innenräumen die Glukoseregulierung, die Stoffwechselflexibilität, die zirkadiane Biologie und die molekularen Stoffwechselsignaturen bei Personen mit Typ-2-Diabetes positiv beeinflusst.

Natürliches Licht kann die Behandlung von Diabetes über die Medikation hinaus unterstützen

Diese Studie legt nahe, dass chronischer Mangel an natürlichem Licht ein Faktor sein könnte, der zu einer schlechteren Stoffwechselgesundheit bei Menschen mit Typ-2-Diabetes beiträgt.

Im Vergleich zu herkömmlicher künstlicher Bürobeleuchtung verlängerte die Einwirkung von natürlichem Licht die Zeit, in der die Glukosewerte der Teilnehmer im normalen Bereich lagen, und förderte eine stärkere Fettoxidation, was auf eine verbesserte Stoffwechselflexibilität hinweist.

Diese Vorteile gingen einher mit geringeren täglichen Glukoseschwankungen, höheren Melatoninspiegeln am Abend, Hinweisen auf Fortschritte in der zirkadianen Phase der Skelettmuskulatur und experimentellen Veränderungen bei zirkulierenden Metaboliten, Lipiden und der Genexpression von Immunzellen im Zusammenhang mit der Insulinsensitivität und dem Lipidstoffwechsel.

Eine wesentliche Stärke der Studie ist ihr randomisiertes Crossover-Design, das eine streng kontrollierte Lichtexposition, Mahlzeiten und Aktivität umfasst. Allerdings schränken die geringe Stichprobengröße, die kurze Interventionsdauer, die ältere Studienpopulation, die saisonale Einschränkung und die Abhängigkeit von subjektiven Schlafmessungen die Generalisierbarkeit ein und erfordern eine vorsichtige Interpretation der Kausalität.

Insgesamt heben die Ergebnisse hervor, dass natürliches Tageslicht ein potenziell veränderbarer Umweltfaktor ist, der die Stoffwechselkontrolle bei Typ-2-Diabetes unterstützen kann und längere, größere und naturalistischere Studien in der Praxis rechtfertigt, insbesondere bei Bevölkerungsgruppen im erwerbsfähigen Alter und realen Büroumgebungen.

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Quellen: