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The mammalian system of energy balance regulation is intrinsically rhythmic with diurnal oscillations of behavioral and metabolic traits according to the 24 h day/night cycle, driven by cellular circadian clocks and synchronized by environmental or internal cues such as metabolites and hormones associated with feeding rhythms. Mitochondria are crucial organelles for cellular energy generation and their biology is largely under the control of the circadian system. Whether mitochondrial status might also feed-back on the circadian system, possibly via mitokines that are induced by mitochondrial stress as endocrine-acting molecules, remains poorly understood. Here, we describe our current understanding of the diurnal regulation of systemic energy balance, with focus on fibroblast growth factor 21 (FGF21) and growth differentiation factor 15 (GDF15), two well-known endocrine-acting metabolic mediators. FGF21 shows a diurnal oscillation and directly affects the output of the brain master clock. Moreover, recent data demonstrated that mitochondrial stress-induced GDF15 promotes a day-time restricted anorexia and systemic metabolic remodeling as shown in UCP1-transgenic mice, where both FGF21 and GDF15 are induced as myomitokines. In this mouse model of slightly uncoupled skeletal muscle mitochondria GDF15 proved responsible for an increased metabolic flexibility and a number of beneficial metabolic adaptations. However, the molecular mechanisms underlying energy balance regulation by mitokines are just starting to emerge, and more data on diurnal patterns in mouse and man are required. This will open new perspectives into the diurnal nature of mitokines and action both in health and disease.
Intermittierendes Fasten
(2020)
Übergewicht und Adipositas erhöhen die Risiken für Stoffwechselstörungen und können zu einem Typ-2-Diabetes führen. Deshalb stellen die Behandlung und Prävention von Fettleibigkeit eine große medizinische Herausforderung dar. Häufig werden eine erhöhte körperliche Aktivität und die Reduktion der täglichen Kalorienaufnahme um 25–30 % angeraten. Eine andere Möglichkeit bietet intermittierendes Fasten, also eine Kalorieneinschränkung über bestimmte Zeiten, d. h. an einem oder mehreren Tagen pro Woche oder über mehr als 14 h pro Tag. Tier- und Humanstudien lieferten Hinweise darauf, dass intermittierendes Fasten bei Adipositas zu einer Verringerung der Körperfettmasse sowie zu Verbesserungen der Stoffwechselparameter und der Insulinsensitivität führt. Diese positiven Effekte werden nicht nur allein durch die Abnahme der Körpermasse, sondern auch durch die Aktivierung von Stoffwechselwegen und zellulären Prozessen ausgelöst, die für Fastenbedingungen spezifisch sind. In diesem Artikel beschreiben wir die derzeit bekannten Mechanismen, die durch intermittierendes Fasten induziert werden, und stellen Ergebnisse aus randomisierten kontrollierten Studien am Menschen vor.