dc.contributor.author
Keßler, Katharina
dc.date.accessioned
2018-06-07T23:03:47Z
dc.date.available
2018-02-28T11:41:12.030Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/9998
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-14196
dc.description.abstract
The mammalian circadian clock controls numerous metabolic processes. In
rodents, meal timing and composition feedback onto the circadian clock
modulating circadian gene expression and behaviour. As little is known in
humans, this thesis investigated the influence of changes in (i) energy intake
and (ii) meal composition on circadian mechanisms and metabolic homeostasis in
humans. Three dietary intervention studies were considered. In Study I,
weight-loss induced changes in gene expression levels of core clock genes were
determined in subcutaneous adipose tissue of 50 overweight subjects. A mean
weight loss of 10.8 ± 0.4 % of the initial body weight led to an increase in
gene expression of period circadian clock 2 (PER2; p<0.001) and nuclear
receptor subfamily 1 group D member 1 (NR1D1; p=0.031). In Study II, three
/six-time point rhythm prediction analysis was used to determine the effect of
an isocaloric dietary switch from a carbohydrate-rich, low fat diet (HC/LFD)
to a low carbohydrate, fat-rich diet (LC/HFD) in blood monocytes and salivary
cortisol levels in 29 healthy subjects. This dietary switch induced an
alteration of diurnal oscillation of PER1, PER2, PER3 and TEF, PAR bZIP
transcription factor (TEF) with increased expression levels and amplitudes on
the LC/HFD diet. Nadir in 24h salivary cortisol levels was also delayed on the
LC/HFD diet. In Study III, the effect of a diurnal distribution of
carbohydrates and fat on 12h profiles of glucose and glucose-regulating
hormones was investigated in 29 male subjects with different stages of glucose
tolerance. Two isocaloric diets were used: (1) carbohydrate-rich meal until
13.30h and fat-rich meal between 16.30h and 22.00h (HC/HF) versus (2) the
inverse sequence of meals (HF/HC). On the HF/HC diet, whole-day glucose level
was increased by 7.9 % (p=0.026) in subjects with impaired fasting glucose
and/or impaired glucose tolerance (IFG/IGT subjects, n=11); and whole-day
glucagon like peptide 1 (GLP-1) was increased by 10.2 % (p=0.041) in subjects
with a normal glucose tolerance (NGT subjects, n=18). The afternoon decline in
glucose tolerance was more pronounced in IFG/IGT subjects, which was
associated with stronger declines in GLP-1 and peptide YY responses and
elevated postprandial free fatty acid levels. The thesis reveals changes in
energy intake and meal composition modulate circadian clock and metabolic
homeostasis in humans. Particularly, time of carbohydrate intake seems
decisive for glycaemic control in IFG/IGT subjects but not in NGT subjects.
Large, carbohydrate-rich dinners might need to be avoided by people with an
impaired glucose metabolism.
de
dc.description.abstract
Die zirkadiane Uhr kontrolliert zahlreiche metabolische Stoffwechselwege. Bei
Nagern beeinflussen Zeit und Komposition der Nahrungsaufnahme sie und ändern
zirkadiane Genexpression und Verhalten. Bei Menschen ist dazu nicht viel
bekannt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es deshalb, den Einfluss von
Änderungen der (i) Energieaufnahme und (ii) Diätkomposition auf die zirkadiane
Uhr und metabolische Homöostase beim Menschen zu untersuchen. Es wurden drei
Ernährungsinterventionsstudien berücksichtigt. Studie I untersuchte den
Einfluss einer Gewichtsreduktion auf die Genexpression zirkadianer Gene in
subkutanen Fettgewebsproben 50 übergewichtiger Probanden. Ein mittlerer
Gewichtsverlust von 10,8 ± 0,4% des initialen Körpergewichtes führte zu einer
Erhöhung der Genexpressionsspiegel der Gene period circadian clock 2 (PER2;
p<0,001) und nuclear receptor subfamily 1 group D member 1 (NR1D1; p=0,031).
In Studie II wurde mittels einer Rhythmusprädiktionsanalyse der Einfluss einer
isokalorischen Ernährungsumstellung von einer kohlenhydratreichen, fettarmen
(HC/LFD) zu einer kohlenhydratarmen, fettreichen (LC/HFD) Ernährung auf die
Genexpression in Blutmonozyten und die Cortisolspiegel im Speichel bei 29
gesunden Probanden untersucht. Diese Ernährungsumstellung führte zu einer
Änderung der diurnalen Oszillation von PER1, PER2, PER3 und TEF, PAR bZIP
transcription factor (TEF) mit erhöhten Expressionsspiegeln und Amplituden
unter der LC/HFD Diät. Unter der LC/HFD Diät verzögerte sich auch der
Zeitpunkt der minimalen Cortisolspiegel. In Studie III änderte sich der
Zeitpunkt der Kohlenhydrat- bzw. Fettaufnahme im Tagesverlauf ((1)
kohlenhydratreich bis 13:30 und fettreich zwischen 16:30 und 22:00 Uhr (HC/HF)
versus (2) der inversen Reihenfolge (HF/HC)). Es wurde der Einfluss der beiden
isokalorischen Ernährungsformen auf die 12h Profile von Glukose und
glukoseregulierenden Hormonen bei 29 männlichen Probanden mit
unterschiedlichen Stadien der Glukosetoleranz untersucht. Die HF/HC Diät
erhöhte die Ganztagesspiegel an Glukose um 7,9% (p=0,026) bei Teilnehmern mit
gestörter Nüchternglukose und/oder gestörter Glukosetoleranz (IFG/IGT
Teilnehmer, n=11). Bei Teilnehmern mit normaler Glukosetoleranz (NGT
Teilnehmer, n=18) waren die Ganztagesspiegel an glucagon like peptide 1
(GLP-1) um 10,2% (p=0,041) erhöht. Die Verschlechterung der Glukosetoleranz am
Abend war bei IFG/IGT Teilnehmern deutlich stärker ausgeprägt. Unsere
Ergebnisse legen nahe, dass verminderte GLP-1 und peptide YY Antworten sowie
erhöhte Spiegel an freien Fettsäuren dafür verantwortlich sein könnten.
Vorliegende Arbeit zeigt, dass Veränderungen der Energieaufnahme und der
Diätkomposition in der Lage sind, die zirkadiane Uhr beim Menschen zu
beeinflussen. Darüber hinaus zeigt Studie III, dass bei IGF/IGT Teilnehmern
der Zeitpunkt, zu dem Kohlenhydrate bzw. Fette aufgenommen werden, für die
Glukosehomöostase entscheidend ist, jedoch nicht bei NGT Teilnehmern. Der
Verzicht auf große, kohlenhydratreiche Abendessen wird daher empfohlen.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
circadian clock
dc.subject
dietary intervention study
dc.subject
glucose tolerance
dc.subject
diurnal distribution
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Human Intervention Studies on the Interplay between Peripheral Circadian
Clocks and the Regulation of Metabolic Homeostasis
dc.contributor.firstReferee
N.N.
dc.contributor.furtherReferee
N.N.
dc.date.accepted
2018-03-02
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000105966-5
dc.title.translated
Humane Interventionsstudien zum Zusammenspiel zwischen peripheren zirkadianen
Uhren und der Regulation der metabolischen Homöostase
de
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000105966
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000022809
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access