📝Die Geschichte im Überblick

  • Osteoporose betrifft über 10 Millionen Menschen in den USA, und neue Studien zeigen, dass dein Knochenabbau einem zirkadianen Rhythmus folgt und Schlafstörungen mit schnellerem Knochenverlust verbunden sein können
  • Wissenschaftler haben herausgefunden, dass deine Knochenresorption (der Abbau alten Knochengewebes) in einem 24-Stunden-Rhythmus schwankt, der mit deiner biologischen Uhr verbunden ist
  • Wenn dein zirkadianer Rhythmus durch schlechten Schlaf, Schichtarbeit oder künstliche Lichtexposition gestört ist, nimmt dein Knochenverlust zu, selbst wenn deine Ernährung und Bewegung ansonsten gesund sind
  • Zeigt, dass kleine chemische Schalter in Knochenproteinen durch zirkadiane Gene gesteuert werden, um Knochenneubildung und -reparatur auf zellulärer Ebene zu regulieren
  • Melatonin hilft dabei, den zirkadianen Rhythmus zu regulieren, fördert die Knochendichte, senkt oxidativen Stress und unterstützt stärkere Knochen, wenn es im Einklang mit dem natürlichen Nachtzyklus steht

🩺Von Dr. Mercola

Osteoporose betrifft heute mehr als 10 Millionen Amerikaner, und schätzungsweise 44 Millionen haben eine niedrige Knochendichte, wodurch sie ein erhöhtes Risiko für diese Erkrankung haben. Sie ist dadurch  gekennzeichnet, dass die Knochen geschwächt sind und leichter brechen können. Sie wird auch als „stille Krankheit“ bezeichnet, da sie keine Symptome zeigt – bis du einen Knochenbruch erleidest.

Viele Menschen denken, dass deine Knochengesundheit nur von bestimmten Nährstoffen wie Kalzium und Vitamin D abhängt, aber sie folgt auch einem bestimmten Rhythmus – wusstest du das? Forschungen deuten darauf hin, dass dein Knochenabbau einem inneren biologischen Rhythmus folgt, der seine Geschwindigkeit steuert, und dass sich dieser Abbau bei Störungen beschleunigen kann.

Diese Forschung zeigt eine bislang wenig beachtete Verbindung zwischen deinen täglichen Gewohnheiten und deiner langfristigen Knochengesundheit. Zu verstehen, wie deine innere Zeitsteuerung den Knochenstoffwechsel beeinflusst, eröffnet dir neue Wege, Knochenverlust zu verhindern und dein körperliches Gleichgewicht zu stabilisieren.

Der Knochenabbau folgt einem 24-Stunden-Rhythmus

Eine kürzlich in Scientific Reports veröffentlichte Studie zeigt, dass der Prozess des Knochenabbaus deinem zirkadianen Rhythmus folgt. In der Studie der University of Surrey und der University of Sheffield wurden Blutproben untersucht, um entscheidende Biomarker des Knochenstoffwechsels zu messen.

• Was ist der zirkadiane Rhythmus??  Bevor wir die Studie im Detail betrachten, ist es wichtig zu wissen, was der zirkadiane Rhythmus bedeutet. Vereinfacht ausgedrückt ist es ein 24-Stunden-Zyklus, der zahlreiche deiner Körperfunktionen reguliert. Er sorgt dafür, dass alle deine Körperfunktionen aufeinander abgestimmt sind und zusammenarbeiten, um deine Gesundheit und dein Wohlbefinden zu unterstützen.

Stell es dir wie einen Dirigenten vor, der ein Orchester führt: Er steuert viele Abläufe in deinem Körper, vom Schlaf-Wach-Rhythmus bis zur Ausschüttung von Hormonen. Der zirkadianer Rhythmus kontrolliert ebenfalls deine Körpertemperatur, Verdauung, deinen Stoffwechsel und – wie diese Studie zeigt – auch deine Knochenregeneration.

• Studiendesign und Teilnehmer — Die Teilnehmenden waren gesunde junge Erwachsene im Alter von 19 bis 33 Jahren. Vor der Studie folgten die Teilnehmenden über sieben Tage hinweg einem festen Schlafplan mit jeweils acht Stunden Schlaf pro Nacht. Sie verbrachten zudem täglich mindestens 15 Minuten am Morgen im Freien, um ihren zirkadianen Rhythmus zu stabilisieren. Anschließend nahm das Forschungsteam bei den Teilnehmenden alle zwei Stunden über 26 Stunden hinweg Blutproben ab.

• Datengewinnung — Die Forschenden erfassten bestimmte Biomarker im Zusammenhang mit der Knochenentwicklung. Beispiele sind das Serum-Prokollagen Typ I N-terminales Propeptid (sPINP), das für die Knochenbildung steht, sowie das C-terminale Telopeptid von Typ-I-Kollagen (sCTX), das die Knochenresorption indiziert (der Prozess, bei dem altes oder geschädigtes Knochengewebe abgebaut und aus dem Körper entfernt wird).

• Ergebnisse — Laut den Befunden zeigte die Knochenresorption einen deutlichen zirkadianen Rhythmus, während die Knochenbildung über den gesamten Tag hinweg stabil blieb. Vereinfacht ausgedrückt schwankt die Geschwindigkeit deines Knochenabbaus über einen 24-Stunden-Rhythmus und wird von deiner biologischen Uhr reguliert.

• Knochenremodellierung ist zeitabhängig — Um besser zu verstehen, wie die Remodellierung abläuft, ist es zunächst wichtig, den Unterschied zwischen Knochenzellen, insbesondere Osteoklasten und Osteoblasten, zu kennen. Osteoklasten sind für die Knochenresorption verantwortlich, während Osteoblasten neuen Knochen aufbauen.

Wenn deine innere Uhr synchronisiert ist, arbeiten diese Prozesse harmonisch zusammen. Wenn der Rhythmus jedoch aus dem Takt gerät, erhöht sich die Osteoklastenaktivität zu ungünstigen Tageszeiten, wodurch das Gleichgewicht in Richtung Knochenverlust kippt. Wie die Forschenden feststellten:

„Wir fanden heraus, dass sCTX (ein Marker der Knochenresorption), aber nicht sPINP (ein Marker der Knochenbildung), sowohl bei Männern als auch bei Frauen einen intrinsischen zirkadianen Rhythmus aufwies. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass die zirkadiane Kontrolle der Knochenresorption durch Osteoklasten ausgeprägt robust ist, wohingegen die zirkadiane Kontrolle der Knochenbildung durch Osteoblasten nur schwach ausgeprägt ist.“

• Was bedeutet das für deine Gesundheit?  Grundsätzlich deutet dies darauf hin, dass chronischer Schlafmangel und Nacht-Schichtarbeit wesentliche beitragende Faktoren sind, welche die Knochenausdünnung beschleunigen – auch wenn Ernährung und körperliche Aktivität ansonsten gut sind.

• Die Befunde haben außerdem wichtige Auswirkungen auf das Timing von Therapien —Wenn der Knochenabbau einem Tagesrhythmus unterliegt, könnte der Einnahmezeitpunkt bestimmter knochenunterstützender Nährstoffe oder Medikamente deren Wirksamkeit beeinflussen. Beispielsweise könnte, wenn die Knochenresorption nachts am stärksten ist, die Einnahme von knochenabbauhemmenden Nahrungsergänzungen oder Interventionen vor dem Zubettgehen besonders vorteilhaft sein.

Dieses Konzept, bekannt als Chronotherapie, richtet den Zeitpunkt von Behandlungen an den biologischen Rhythmen des Körpers aus, um die Ergebnisse zu optimieren.

Allerdings liegt eine Einschränkung der Studie darin, dass eine jüngere Altersgruppe untersucht wurde, die ein geringeres Osteoporoserisiko aufweist. Nichtsdestotrotz sind die Forschenden der Ansicht, dass diese Ergebnisse weitere Forschung anstoßen werden, die untersucht, wie die inneren biologischen Rhythmen die Entwicklung metabolischer Knochenerkrankungen beeinflussen, und so zu verbesserten Präventions- und Behandlungsstrategien für Osteoporose beitragen können. Andrea Darling, Postdoktorandin in den Ernährungswissenschaften an der University of Surrey und Erstautorin der Studie, sagte:

„Diese Studie hat einen klaren Zusammenhang zwischen zirkadianen Rhythmen und der Knochenresorption (Abbau) hergestellt, einem zentralen Prozess zur Aufrechterhaltung der Knochenintegrität. Da unsere Studie gesunde jüngere Personen untersuchte, bleibt es für zukünftige Forschung interessant zu klären, ob ältere Menschen und insbesondere Personen mit Osteoporose gestörte zirkadiane Rhythmen zeigen.“

Deine Knochengesundheit hängt auf zellulärer Ebene vom Timing ab

Eine in Biomedicines veröffentlichte Arbeit bietet einen genaueren Einblick darin, wie Knochen sich synchron mit der inneren Uhr des Körpers umstrukturieren. Die Studie, verfasst von Dr. Vincent G. Yuan von der University of Pittsburgh stellte fest, dass kleine chemische Veränderungen an Proteinen dazu beitragen, dass die zirkadiane Rhythmik mit Knochenzellen kommuniziert.

• Die innere Uhr des Körpers reguliert nicht nur, wann du dich müde oder wach fühlst — Sondern bestimmt auch, wann Knochenproteine korrekt funktionieren. Diese Proteine durchlaufen das, was Wissenschaftler als posttranslationale Modifikationen (PTMs) bezeichnen, das heißt, sie werden chemisch verändert, nachdem sie gebildet wurden, ähnlich dem Umlegen eines Schalters, der sie aktiviert oder stabilisiert.

• Häufige Modifikationen sind Phosphorylierung (Anfügen einer Phosphatgruppe) und Acetylierung (Anfügen einer Acetylgruppe) —Diese kleinen chemischen Veränderungen bestimmen, ob ein knochenbezogenes Protein aktiv ist, inaktiv ist oder abgebaut wird. Die Studie zeigt, dass dieser Feinregulationsprozess in zirkadianen Rhythmen abläuft, sodass die Knochenresorption zu bestimmten Stunden ansteigt und die Knochenbildung zeitversetzt nachfolgt, um die Balance zu erhalten.

• Störungen des zirkadianen Rhythmus bringen diese Schalter aus dem Gleichgewicht — Wird dein Tagesrhythmus etwa durch unregelmäßigen Schlaf, Schichtarbeit oder kontinuierliche Lichtexposition gestört, verharren die PTMs in einer ungünstigen Position. An der Knochenreparatur beteiligte Proteine wie RUNX2 (das die Neubildung von Knochen auslöst) und Osteocalcin (ein Marker der knochenbildenden Aktivität) verlieren ihre normalen zeitlichen Signale. Dies führt zu einem verlangsamten Knochenwachstum und schwächeren Reparaturzyklen.

• Außerdem untersuchte die Studie, wie zwei zentrale zirkadiane Proteine den Knochenzellstoffwechsel auf molekularer Ebene regulieren —Die Proteine BMAL1 und CLOCK fungieren dabei gemeinsam als Master-Regulatoren, die Gene aktivieren und deaktivieren und so festlegen, wann Zellen knochenbezogene Proteine herstellen oder verändern. Sie bilden eine Feedback-Schleife, die gewährleistet, dass sämtliche Prozesse, von der Energieverwertung bis zur Proteinsanierung, zeitlich synchronisiert ablaufen. Wird diese Schleife gestört, verliert der Knochenumbau seinen zeitlichen Rhythmus.

Die Einsicht, dass das Skelett auf zeitliche Strukturen angewiesen ist, schafft einen neuen Rahmen für dessen Schutz — der zirkadiane Rhythmus sollte bewusst ebenso sorgfältig unterstützt werden wie die Versorgung des Körpers. Indem du deine tägliche Routine an deine biologische Uhr anpasst, aktivierst du jene molekularen Mechanismen, die deine Knochen langfristig stabil halten.

Melatonin spielt ebenfalls eine Schlüsselrolle für stärkere Knochen

Eine in Frontiers in Cell and Developmental Biology veröffentlichte Übersichtsarbeit identifizierte Melatonin als einen wichtigen Akteur bei der Wiederherstellung dieser inneren Rhythmen. Melatonin ist das Hormon, das deinen zirkadianen Rhythmus reguliert, indem es als nächtliches Signal fungiert, das deinen Zellen anzeigt, dass Ruhe, Reparatur und Regeneration beginnen sollen. Die Studie zeigt, dass Melatonin die Harmonie zwischen Knochenbildung und Knochenresorption reguliert und als mögliche therapeutische Option gegen Osteoporose von Bedeutung sein könnte.

• Die Übersichtsarbeit untersuchte, wie Melatonin den Knochen sowohl in gesunden als auch in krankheitsbedingten Zuständen schützt — In diabetischen und postmenopausalen Modellen (zwei Gruppen mit hohem Risiko für Knochenverlust) verbesserte Melatonin die Knochendichte, verbesserte die Mikrostruktur und reduzierte oxidativen Stress, der das Knochengewebe schädigt. Dies geschah durch die Regulation von Hormonen wie Parathormon (PTH), Calcium und Glutathion sowie durch die Senkung von schädlichen Nebenprodukten wie Malondialdehyd (MDA), die den Knochenalterungsprozess beschleunigen.

• Melatonin wirkte zusätzlich synergistisch in Kombination mit Bewegung — In diabetischen Osteoporose-Modellen führte die gleichzeitige Gabe von Melatonin und aerobem Training zu einer deutlich größeren Zunahme der Knochenfestigkeit als durch Training allein.

• Die Übersichtsarbeit zeigte zudem, wie Melatonin den Knochenabbau direkt über mehrere Signalwege verhindert — Es hemmt die NF-κB- und ERK1/2-Signalwege, zwei biochemische Kaskaden, die normalerweise die Vermehrung und Aktivierung von Osteoklasten anregen. Indem diese Signalwege herunterreguliert werden, verhindert Melatonin einen übermäßigen Knochenabbau.

Darüber hinaus steigert es die Konzentration von Osteoprotegerin (OPG), einer körpereigenen „Bremse“, welche die Osteoklastenaktivität kontrolliert, und senkt zugleich RANKL, ein Protein, das die Knochenzerstörung initiiert. Die schützenden Effekte sind offenbar am ausgeprägtesten, wenn die Melatoninspiegel dem natürlichen nächtlichen Höchstwert entsprechen, was verdeutlicht, dass Timing ebenso bedeutsam ist wie die Dosierung.

• Die Evidenz beim Menschen fiel ebenfalls positiv aus — In einer einjährigen klinischen Studie an postmenopausalen Frauen bewirkte die Kombination aus Melatonin, Vitamin D3, Vitamin K2 und Strontium (MSDK) gegenüber Placebo signifikante Verbesserungen der Knochendichte von 4,3% in der Wirbelsäule und 2,2% in der Hüfte. Sie berichteten zudem über eine verbesserte Stimmung und einen besseren Schlaf.

„Melatonin scheint den zirkadianen Rhythmus zu regulieren und wiederherzustellen, den Schlaf zu vertiefen und sowohl die Schlafqualität als auch den funktionellen Zustand des Körpers zu verbessern. Im Knochengewebe gibt es Proteine, die mit Biorhythmen in Zusammenhang stehen. „Somit fördert Melatonin die Knochenbildung und inhibiert den Knochenabbau“, kamen die Forschenden zu dem Schluss.

Obwohl Melatonin typischerweise mit der Zirbeldrüse und dem Schlaf-Wach-Rhythmus in der Nacht verbunden wird, wird über 95% des Melatonins im Körper in den Mitochondrien gebildet, und dieser Vorgang hängt von der natürlichen Sonneneinstrahlung ab. Folglich ist es naheliegend, dass eine der wichtigsten Strategien (die weiter unten genauer beschrieben wird), um die Melatoninproduktion zu fördern und den zirkadianen Rhythmus zu optimieren, die natürliche Sonnenlichtexposition ist, vor allem in den Morgenstunden.

Weitere Tipps zur Optimierung des zirkadianen Rhythmus für eine bessere Knochengesundheit und allgemeine Gesundheit

Wenn du deine Knochen schützen willst, musst du dort ansetzen, wo die Ursache liegt – in deinem körpereigenen Timing-System. Dein zirkadianer Rhythmus bestimmt, wann Knochenaufbau und Knochenabbau stattfinden, und wenn er aus dem Gleichgewicht ist, beschleunigt sich dein Knochenverlust – unabhängig davon, wie gesund deine Ernährung oder Supplements sind.

Die gute Nachricht ist, dass dein Körper sich selbst resetten kann, sobald du im Einklang mit Licht, Dunkelheit, Bewegung und Ruhe lebst.

1. Gehe innerhalb von 30 Minuten nach dem Aufwachen nach draußen — Dein Körper braucht direktes Morgenlicht, um seine innere Uhr jeden Tag zu resetten. Gewöhne dir an, innerhalb der ersten Stunde nach dem Aufwachen ins Freie zu gehen. Morgendliches Sonnenlicht hilft dir, deine Melatoninproduktion zu regulieren und deinen Schlaf-Wach-Rhythmus im Gleichgewicht zu halten. Versuche, jeden Tag 10 bis 15 Minuten direktes Morgenlicht zu bekommen (ohne Brille).

2. Achte auf einen regelmäßigen Schlaf- und Wachrhythmus — Schlaf ist nicht nur Erholung, sondern die Phase, in der dein Körper die meiste Knochenneubildung leistet. Unregelmäßige Schlafmuster können deine innere Uhr durcheinanderbringen, wodurch knochenabbauende Zellen länger aktiv bleiben, als sie sollten.

Versuche, jeden Tag – auch am Wochenende – ungefähr zur gleichen Zeit schlafen zu gehen und aufzuwachen. Wenn du Schwierigkeiten hast, früher schlafen zu gehen, verschiebe deine Schlafenszeit alle paar Tage um 15 Minuten nach vorne, bis sie in einen natürlichen Rhythmus passt. Wenn dein Schlaf wieder regelmäßig wird, bringen sich deine körpereigenen Reparatursignale erneut in Einklang und stellen das Gleichgewicht zwischen Knochenabbau und Knochenaufbau wieder her. Weitere Tipps zum Schlaf findest du in „Die 33 besten Tipps zur Optimierung deiner Schlafroutine".

3. Dimme das Licht etwa zwei Stunden vor dem Schlafengehen — Künstliches Licht, insbesondere blaues Licht von Screens und LEDs, lässt deinen Körper glauben, es sei noch Tag, und unterdrückt die Melatoninproduktion. Zum Schutz deines zirkadianen Rhythmus dimme nach Sonnenuntergang die Haushaltslichter und vermeide Bildschirme kurz vor dem Schlafengehen.

Falls du ein Gerät brauchst, schalte den Nachtmodus ein oder nutze eine Blaulichtfilter-Brille. Dunkelheit ist das Signal deines Körpers, den Reparaturmodus zu starten, und in dieser Phase stärken sich deine Knochen, regenerieren sich und erholen sich von den Belastungen des Tages.

4. Iss und bewege dich im Rhythmus des Tages — Dein Stoffwechsel und dein Knochenumbau hängen eng zusammen und folgen beide täglichen Zyklen. Unregelmäßige Mahlzeiten oder das Weglassen des Frühstücks können hormonelle Signale beeinträchtigen, die deine Kalziumregulation und deinen Knochenumbau steuern. Versuche, deine größten Mahlzeiten tagsüber zu essen und das Abendessen mindestens drei Stunden vor dem Schlafengehen zu beenden.

Bewege dich tagsüber regelmäßig durch Gehen, Dehnen oder leichtes Krafttraining, um deinen Knochen die mechanische Stimulation zu geben, die sie brauchen, um stark zu bleiben. Wenn du abends trainierst, versuche dein Workout mindestens zwei Stunden vor dem Schlafengehen zu beenden, um deine Melatoninproduktion nicht zu stören.

5. Praktiziere Achtsamkeitstechniken — Deine innere Uhr steht außerdem in enger Verbindung mit deinem Stressreaktionssystem. Das Praktizieren von Entspannungstechniken wie Achtsamkeit, Meditation und Yoga zur Stressbewältigung kann dir helfen, deinen zirkadianen Rhythmus zu synchronisieren.

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zum zirkadianen Rhythmus und zur Knochengesundheit

F: Wie beeinflusst mein zirkadianer Rhythmus die Knochengesundheit?

A: Dein zirkadianer Rhythmus – deine körpereigene 24-Stunden-Uhr – steuert nahezu alle biologischen Prozesse, darunter auch den Knochenumbau. Er reguliert, wann Knochenzellen wie Osteoklasten (die Knochen abbauen) und Osteoblasten (die Knochen aufbauen) aktiv sind.

Ist dieser Rhythmus im Einklang, bleiben Knochenresorption und Knochenformation im Gleichgewicht. Wenn dein innerer Rhythmus durch schlechten Schlaf, unregelmäßige Routinen oder zu viel nächtliches Licht gestört wird, gerät dieses Gleichgewicht aus dem Takt, sodass der Knochenabbau den Aufbau überwiegt und deine Knochenstruktur langfristig geschwächt wird.

F: Was haben Forschende über Knochenabbau und zeitliche Regulation herausgefunden?

A: Forschende fanden heraus, dass der Knochenabbau einem zirkadianen Muster folgt und innerhalb eines 24-Stunden-Zyklus ansteigt und wieder abfällt. Die Auswertung der Blutproben zeigte, dass Knochenresorptionsmarker im Tagesverlauf regelmäßig schwankten, während Knochenbildungsmarker stabil blieben. Das bedeutet, dass deine Knochen einem biologischen Zeitplan folgen, mit bestimmten Zeitfenstern, die für die Erneuerung optimiert sind.

🔍Quellen und Referenzen