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Dr. Jan-Dirk Fauteck

EINE
FRAGE
DER ZEIT

Die positive Kraft der
Chronobiologie

unter Mitarbeit von Dr. Andrea Eder

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Inhalt

Vorwort

Einleitung

I. Grundlagen der Chronobiologie

Rhythmen bestimmen unser Leben

Taktgeber Licht und Dunkelheit

Melatonin, das Nachthormon

Antioxidans Melatonin

Cortisol, der Muntermacher

Ernährung beeinflusst innere Uhren

Vorsicht: Snacks

Endogene und exogene Zeitgeber

Worauf es ankommt: Harmonie

Temperatur als natürlicher Taktgeber

Zelluläre Mechanismen: Das Gen-Netzwerk

Intelligentes Gensystem

Uhrgene sind flexibel

Koordination der Gene

Die Welt ist voller Rhythmen

Circadiane Rhythmen

Ultradiane Rhythmen

Infradiane Rhythmen

Circannuale Rhythmen

Physiologische Rhythmen des Körpers

Die chronobiologische Uhr

Chronotypen

Das europäische Modell: Lerche und Eule

US-Modell: Delfin und Wolf, Löwe und Bär

Chronotyp – gesteuert von den Genen

Unser Rhythmus verändert sich

Baby- und Kinderalter

Unterschied der Geschlechter

Mehr Lerchen im Alter

Auch Gene altern

Chronodisruption: Rhythmen aus dem Takt

Licht

Ernährung

Genussmittel

Elektromagnetische Felder

Medikamente

Stress

II. Chronobiologie im Praxisalltag

Bestimmungsmethoden zur Analyse von Rhythmen

DLMO – Dim-Light-Melatonin-Onset

Körpertemperatur

Herzfrequenzvariabilität

Hormone

Chronobiologie der Hormone

Cortisol

DHEA

Insulin

Melatonin

Östrogen und Progesteron

Schilddrüsenhormone

Serotonin

Testosteron

Wachstumshormon

Chronobiologie und Gesundheit

Herz-Kreislauf-System

Schlaf

Diabetes

Krebs

Neurophysiologische Prozesse

Unfruchtbarkeit

Angewandte Chronotherapie

Chronopharmakologie: vom richtigen Zeitpunkt

Kombinierte Chronotherapie mit Licht und Melatonin

Chronobiologisch korrekte Freisetzung

Chronopharmakologische Ansätze in der Krebstherapie

Vereinfachte Einnahmezeiten dank Chronobiologie

Chronopharmakologie auch für Vitamine & Co.

Resümee und Ausblick

Quellenverzeichnis

Über die Autoren

Vorwort

Liebe Leserin, lieber Leser,
spätestens im alten Griechenland, zur Zeit von Aristoteles, vermutlich aber schon sehr viel früher, beschäftigte sich die Menschheit mit dem Studium des Lebens. Abgeleitet vom altgriechischen Wort „bíos“, übersetzt „Leben“, und dem Wort „lógos“, was so viel heißt wie „Lehre“ oder „Studium“, entstand der Begriff der Biologie. Mindestens genauso lange beschäftigte sich die Menschheit auch mit der Bedeutung der Zeit. So ist es nicht verwunderlich, dass der Zeit in der griechischen Mythologie sogar eine Gottheit gewidmet wurde: der Gott Chronos. Seit vielen Jahrhunderten, wenn nicht gar Jahrtausenden, faszinierte die Menschheit dieses Phänomen und man versuchte, mit komplizierten Bauwerken und/oder Instrumenten die Zeit zu bestimmen bzw. zeitlich sich wiederholende Prozesse vorherzusagen. So errichtete man in England zum Beispiel Megalithen wie in Stonehenge, um die Sonnenlaufbahn messen zu können. Die Maya wiederum entwickelten komplizierte Kalender, um etwa Jahresabläufe besser vorhersagen zu können.

Es ist erstaunlich, dass der logische Zusammenschluss dieser beiden Wissenschaften erst seit wenigen Jahrzehnten ernsthaft vorangetrieben wird. Dieser neu entstandene Wissenschaftszweig, der den Einfluss der Zeit bzw. die durch sie bestimmten Rhythmen auf unser Leben, insbesondere auf unsere Gesundheit, untersucht, bezeichnet man als Chronobiologie. Ihr Ziel ist es, sowohl die äußeren Faktoren genauer zu erforschen, die dabei eine Rolle spielen, als auch die zellulären bzw. biochemischen Prozesse zu entschlüsseln, die diesem Wechselspiel zugrunde liegen. Bereits unsere Urgroßeltern müssen diesen Zusammenhang erahnt haben, wenn sie alte Volksweisheiten wie „Die Zeit heilt alle Wunden“ oder „Kommt Zeit, kommt Rat“ ernst nahmen und ihr Leben zum Teil danach ausrichteten. Da diese Erkenntnisse jedoch wissenschaftlich bis vor Kurzem nicht belegt werden konnten, glaubte man, sie seien deshalb auch nicht existent. Nur so ist zu erklären, dass viele Errungenschaften in der Medizin, aber auch im Alltagsleben, die Gesetze der Chronobiologie so lange Zeit missachteten.

Seit wenigen Jahren wissen wir nun, welche sogenannten Zeitgeber von außen, wie zum Beispiel das Licht oder die Dunkelheit, von unserem Körper wahrgenommen werden, um anschließend in entsprechende innere Signale übersetzt zu werden. Des Weiteren sind einige innere Taktgeber neu entdeckt worden und ihre Bedeutung für unsere Gesundheit konnte genauer definiert werden. Es gelang sogar, bis ins Innere einer jeden Zelle hineinzuschauen, um zu untersuchen, wie diese Rhythmizität, die von den äußeren und inneren Zeitgebern hervorgerufen bzw. gesteuert wird, auf molekularer Ebene umgesetzt wird. Gleichzeitig wurde begonnen zu analysieren, was geschieht, wenn bestimmte Zeitgeber ausfallen oder sich abrupt verändern. In Anlehnung an das Wort „Chronobiologie“ oder „Chronomedizin“ sprechen wir hier neuerdings von der Chronodisruption, der Störung rhythmischer Einflüsse von außen oder innen sowie der Aufhebung der harmonischen Übereinstimmung rhythmischer Prozesse in unserem Körper. − Mit Konsequenzen für unsere Gesundheit.

Einige Wissenschaftler messen dieser synchronen Rhythmizität eine immense Bedeutung innerhalb der Medizin bei und betrachten die Chronodisruption als die Geißel des 21. Jahrhunderts. Konsequenterweise fordern sie daher ein Umdenken, damit eine moderne, die Chronobiologie berücksichtigende, Medizin noch effizienter wird. Sie sind überzeugt davon, dass hier ein Potenzial vorliegt, das einen Quantensprung in der Medizin bedeuten könnte.

In dem vorliegenden Buch wird der Versuch unternommen, all diese neuen Erkenntnisse zusammenzufassen, auch wenn die Erforschung der Chronobiologie mit ihren Mechanismen noch am Anfang steht und noch nicht alle Fragen über ihre Gesetzmäßigkeiten beantwortet werden können.

Im ersten Teil werden neben einem kurzen historischen Abriss der Chronobiologie die Grundlagen dieser Wissenschaft erläutert. Dabei wird erklärt, was Rhythmizität ist, welche äußeren und inneren Faktoren diese regulieren, um anschließend die physiologische Bedeutung und Wirkmechanismen herauszuarbeiten. Gleichzeitig wird erklärt, warum einige Menschen sogenannte Frühaufsteher und andere eher Langschläfer sind und was dies für sie jeweils bedeutet.

Für den zweiten Teil des Buches wurden Forschungsergebnisse sowie klinische Studien der letzten Jahrzehnte zusammengetragen, nach wissenschaftlichen Kriterien aufgearbeitet und den jeweiligen Krankheitsbildern zugeordnet. Besondere Beachtung kam dabei jenen Erkrankungen zu, die durch Störungen der Chronobiologie begünstigt bzw. hervorgerufen werden. Zum Ende hin wird aufgezeigt, welche Möglichkeiten es bereits gibt, medizinische Maßnahmen zu optimieren, um den Grundlagen der Chronomedizin gerecht zu werden.

Der Fokus dieses Buches richtet sich auch darauf, den komplexen und wissenschaftlichen Inhalt in eine möglichst allgemein verständliche Sprache zu überführen, damit auch Leserinnen und Leser mit geringen medizinischen Vorkenntnissen einen praktischen Nutzen davon haben.

Wir wünschen Ihnen viel Spaß beim Lesen.

Dr. Jan-Dirk Fauteck
Mediziner/Wissenschaftler

Dr. Andrea Eder
Journalistin

Einleitung

Gesund leben und gesund altern, dabei geistig und körperlich fit bleiben. – Danach sehnt sich wohl jeder von uns. Ein Wunsch, der mit der Chronobiologie, dieser jungen Wissenschaft, die das Zusammenspiel von Zeit, Rhythmizität und Gesundheit untersucht, Wirklichkeit werden könnte.

Leistungssportler, die ihr Training mit ihrem persönlichen Leistungshoch abstimmen, Chefs, die wissen wollen, wie ihre Mitarbeiter ticken, oder Kosmetikunternehmen mit ihren Pflegeprodukten, die sich dem Tagesrhythmus der Haut anpassen: Die Chronobiologie ist auf dem Vormarsch, viele unserer Lebensbereiche zu verändern, vermutlich sogar zu revolutionieren. Noch immer kennen Wissenschaftler nicht alle ihre Geheimnisse und Mechanismen. Aber es wird daran gearbeitet, und das sehr intensiv und in vielen Bereichen.

Schon jetzt ist gewiss: Leben wir nach unseren inneren Uhren und berücksichtigen wir die vielen Rhythmen in unserem Organismus, dann hat dies einen großen Effekt: auf unsere mentale und körperliche Gesundheit, aber auch auf den Verlauf vieler Krankheiten.

Mit der Verleihung des Nobelpreises für Medizin 2017, den Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young für ihre Erforschung der molekularen Grundlagen der inneren Uhren erhielten, bekommt die Chronobiologie nun den Stellenwert, den sie seit langer Zeit verdient.

Denn schon heute nutzen viele medizinische Bereiche die Gesetzmäßigkeiten der Chronobiologie, um Patienten effizienter und mit weniger Nebenwirkungen zu behandeln, etwa in der Krebstherapie. Dabei kommt es nicht nur darauf an, was man in welcher Dosierung gegen bestimmte Erkrankungen gibt, sondern es scheint vermutlich viel wichtiger zu sein, wann die Verabreichung stattfindet. Kurz gesagt: Alles ist eine Frage der Zeit.

Chronobiologie – eine neue Wissenschaft mit hohem Potenzial

Zeit ist in unserer schnelllebigen Gegenwart ein Thema, das uns alle betrifft. Stets haben wir zu wenig davon, uns läuft die sprichwörtliche Zeit davon, während wir doch am Puls der Zeit leben. Vermutlich haben auch Sie es schon erlebt: Die Zeit hat uns fest im Griff.

Das betrifft aber nicht nur unser Zeitalter, denn schon für unsere Urahnen, bis zurück zu den Anfängen der Menschheitsgeschichte, war das Thema stets aktuell und hat Philosophen und Wissenschaftler gleichermaßen fasziniert. Waren es früher meist praktische, lebenserhaltende Überlegungen, auf denen dieses große Interesse beruhte, dient die Zeit heute dazu, unseren Alltag zu organisieren, eingeteilt in Stunden- und Zeitpläne.

Längst ist es für uns selbstverständlich, dass wir mit einem Blick auf die Uhr wissen, wie spät es ist. Doch das war nicht immer so. Schon die Maya haben mit ihren sehr komplexen Kalendern versucht, der Zeit Herr zu werden. – Übrigens sehr erfolgreich, denn ihre Berechnungen erweisen sich noch heute als richtig. Bis im frühen 20. Jahrhundert die erste Armbanduhr erfunden wurde, versuchte man die Zeit mit Sonnen- und Wasseruhren, Räderuhren, Pendeluhren, Taschen- und Tischuhren zu messen – meist sehr ungenau.

Folgt man der griechischen Mythologie, hat alles mit Chronos, dem Gott der Zeit, begonnen. Chronos, der Sohn von Himmelsgott Uranus, tötete zuerst seinen Vater, um die alleinige Macht über das Himmelsreich zu erlangen. Dann verschlang er alle seine Kinder, damit ihn nicht ein ähnliches Los wie seinen Vater ereile. Nur ein Sohn überlebte, Zeus, was aber eher einem glücklichen Zufall denn der Gnade des Vaters zu verdanken war.

Sie fragen sich, was das alles mit dem menschlichen Körper und unserem Thema, der Chronobiologie, zu tun hat? Nun, es war Chronos, der Gott der Zeit, der gemeinsam mit „bíos“, dem Leben, und „lógos“, dem Wort, der Chronobiologie ihren Namen gegeben hat.

Die inneren Uhren

Stellen Sie sich vor, die Uhren würden weltweit ausfallen. – Was für ein Chaos! Der Verkehr, das Wirtschaftsleben, alles käme zum Stillstand. Sie würden überall zu spät erscheinen: zu einer Verabredung, einem Meeting und zur Arbeit. Kommt das öfter vor, könnte das möglicherweise Konsequenzen für Sie haben, etwa, weil Sie Ihren Job verlieren.

Ganz ähnlich verhält es sich mit den Uhren in unserem Körper. Denn auch unser Organismus hat seine eigene Zeitmessung. Dafür sorgen eine Hauptuhr und viele Nebenuhren, die voneinander abhängig sind. Tickt eine Uhr nicht richtig, hat das Konsequenzen für die anderen und damit Folgen für unsere Körperfunktionen.

Die Chronobiologie beschäftigt sich genau damit, indem sie untersucht, wie die biologischen Rhythmen in unserem Körper funktionieren und wie diese durch innere (endogene) und äußere (exogene) Vorgänge beeinflusst werden. Schlafen, Essen, Fortpflanzung, unsere geistige und körperliche Leistungsfähigkeit, Emotionen – alle biologischen Systeme in unserem Organismus haben ihre eigenen Rhythmen, verlässlich wie ein Schweizer Uhrwerk, wenn sie denn nicht immer wieder durch Einflüsse gestört würden.

Historischer Hintergrund

Die Erkenntnis, dass manche Körperfunktionen, aber auch Krankheiten nach einem regelmäßigen Zyklus funktionieren, ist jahrtausendealt: Schon Hippokrates (460 bis 370 v. Chr.) beobachtete, dass Fieber einem 24-Stunden-Zyklus folgt. Auch Galenus von Pergamon (130 bis 200 n. Chr.) stellte fest, dass manche Krankheitssymptome, wie sie etwa beim Fieber der Malaria beobachtet werden, periodisch auftreten. Noch aber hatten die Gelehrten nicht entdeckt, dass diese regelmäßigen Rhythmen nicht nur durch äußere Umweltfaktoren, sondern auch durch innere Körperprozesse beeinflusst werden.

Das änderte sich erst zu Beginn des 18. Jahrhunderts und den Untersuchungen des französischen Astronomen Jean Jacques d’Ortous de Mairan (1678–1771). Er beobachtete die täglichen Blattbewegungen der Mimose und entdeckte, dass sich die Blätter der Pflanze während des Tages zur Sonne öffneten, in der Dämmerung wieder schlossen. Was er zudem entdeckte: Entzog man den Pflanzen das Tageslicht, so öffneten und schlossen sich die Blüten dennoch rhythmisch für einige Tage weiter. (Siehe Abb. 1) – Ein wichtiger Meilenstein in der Geschichte der Chronobiologie, mit dem de Mairan zeigen konnte, dass Pflanzen ihren eigenen biologischen Rhythmus haben.

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Abb. 1: Erste Beobachtungen der rhythmischen Aktivität von Pflanzen nach de Mairan, 1729

In der Folge beschäftigten sich viele Wissenschaftler, darunter Georg Christoph Lichtenberg, Carl von Linné oder Charles Darwin, mit der Rhythmizität und berichteten über ähnliche Phänomene.

1796 beschrieb der deutsche Arzt Johann Christian Reil (1759–1813), der als Kurarzt auch Johann Wolfgang von Goethe und Wilhelm Grimm behandelte, die Vorteile einer Chronotherapie (siehe Abb. 2), wenn er meinte, man sollte unsere täglich variierenden Körperfunktionen in Harmonie mit verabreichten Medikamenten bringen. (Reil 1796)

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Abb. 2: Archiv für die Physiologie, Reil 1796

Ein Jahr später stellte Christoph Wilhelm Hufeland (1762–1836), Naturforscher und Arzt, fest, dass unsere physischen Vorgänge durch einen 24-Stunden-Zyklus getaktet werden. (Hufeland 1797)

Julien-Joseph Virey (1775–1846), französischer Arzt, Pharmazeut und Naturforscher, widmete sich in seiner Dissertation aus dem Jahr 1814, Éphémérides de la vie humaine (siehe Abb. 3), den biologischen Rhythmen und wie diese durch äußere Faktoren, wie zum Beispiel den Tag-Nacht-Wechsel, beeinflusst werden. Er beobachtete auch, dass die Wirkung von Medikamenten variiert – je nachdem, wann sie eingenommen werden. (Virey 1814) Virey beschrieb damit schon vor mehr als 200 Jahren, was heute die Grundzüge der Chronobiologie ausmacht. Für manche Wissenschaftler gilt die Arbeit von Virey als „Geburtsstunde der Chronobiologie“ (Reinberg et al. 2001), auch wenn es noch bis in die 1960er-Jahre dauern sollte, die Erforschung der Chronobiologie als wissenschaftliches Feld zu etablieren.

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Abb. 3: Éphémérides de la vie humaine, Virey 1814

Eine wichtige Rolle dabei spielte Franz Halberg (1919– 2013), der als Entdecker des circadianen Rhythmus gilt, eines Rhythmus, der einem Tag, also 24 Stunden, entspricht. (Halberg 1963) Für viele ist Halberg der Begründer der Chronobiologie, hat er sich doch seit den 1950er-Jahren mit den Gesetzmäßigkeiten dieser Wissenschaft intensiv auseinandergesetzt und schon beschrieben, welchen Einfluss eine Desynchronisation unserer circadianen Rhythmik auf unsere Gesundheit hat.

Ein weiterer Pionier der jungen Chronobiologie ist Jürgen Aschoff (1913–1998), der beim Menschen untersuchte, was de Mairan Jahrhunderte vor ihm für Pflanzen beschrieben hatte. In einer 1963 gestarteten Versuchsreihe zeigte Aschoff, dass etwa unser Schlaf-Wach-Rhythmus – wie die Blätter der Mimose – einen geregelten Rhythmus hat, der von der inneren Uhr geregelt wird. Dafür verbrachten seine Testpersonen mehrere Wochen in einem völlig von der Außenwelt abgeschirmten Bunker, ohne zu wissen also, wann es Tag bzw. Nacht ist. Und siehe da: Ihr circadianer Rhythmus blieb erhalten, wenn auch mit einer Zeitspanne von ca. 25 Stunden – ein eindeutiger Beweis, dass es unsere innere Uhr ist, die wichtige Körperprozesse lenkt und die durch den Tag-Nacht-Wechsel gesteuert werden kann. (Max-Planck-Institut 2007)

Doch diese wertvollen Erkenntnisse gerieten in Vergessenheit, bis sich in den 1980er-Jahren die Chronobiologie endlich als eigenständige, wissenschaftliche Disziplin durchsetzen konnte. Das Forschungsinteresse steigt seitdem im Rekordtempo: Aktuell zählt PubMed, eine englischsprachige Datenbank mit wissenschaftlichen Artikeln zur gesamten Biomedizin, 75.713 Beiträge zu circadianen Rhythmen (Stand: Februar 2018).

Immer neue Entdeckungen über die Funktionsweisen unserer inneren Uhren und das enge Wechselspiel unserer Körperrhythmen lassen nunmehr aufhorchen. Denn was bisherige Forschungsergebnisse ergeben haben, ist immens wichtig: Die Gesetzmäßigkeiten der Chronobiologie zu beachten kann eine wichtige Voraussetzung sein, um gesund zu leben und zu altern.

Die Teilgebiete der Chronobiologie

Auch wenn die Chronobiologie zu Beginn ihrer Entdeckung belächelt wurde, gewinnt sie heute mehr und mehr an Bedeutung: etwa in der Genetik, der Endokrinologie, der Ökologie, der Sportmedizin, der Psychologie, der Ernährungsmedizin usw.

Ähnlich wie die klassische Medizin lässt sich die Chronobiologie in spezielle Disziplinen gliedern:

Die Chronophysiologie beschäftigt sich mit den natürlichen bzw. physiologischen Prozessen von Gesundheit, während die Chronopathologie herauszufinden versucht, welche Erkrankungen sich auf welche Störungen der Chronobiologie zurückführen lassen.

Eng damit verbunden ist die Chronodiagnostik, jene Wissenschaft, die es uns ermöglichen soll, die unterschiedlichsten Rhythmen und deren Synchronisation genauer messen zu können. Welche Substanzen bzw. Umstände einen negativen Einfluss auf dieses System haben, ist das Forschungsgebiet der Chronotoxikologie.

Die Chronopharmakologie schließlich beschreibt optimale Therapieansätze, die einerseits effektiver sind, andererseits möglichst keine Nebenwirkungen hervorrufen, und die vor allem die universellen Gesetze der Chronobiologie respektieren.

Die Chronodiät ist ein neuer Bereich in der Chronobiologie, die Hormonzyklen im Blutkreislauf, wie etwa Insulin, analysiert, um die Nahrungsaufnahme dann so zu planen, dass das Essen am effizientesten verdaut werden kann. Schon jetzt findet dies Anwendung in der Sportmedizin und in der Behandlung von Fettsucht.

I. Grundlagen der Chronobiologie

Rhythmen bestimmen unser Leben

Unser gesamter Organismus funktioniert nach verschiedenen Rhythmen. Auch Sie spüren diese Rhythmik, obwohl Ihnen das vielleicht (noch) nicht bewusst ist: Denken Sie an Ihren letzten Schuhkauf. Haben Sie sich vielleicht beim vormittäglichen Einkaufsbummel am Wochenende ein richtig schickes Paar Schuhe gekauft? Um es dann möglicherweise an einem der folgenden Abende auszuführen? Wie ist es Ihnen ergangen? Hat der Schuh noch so gut gepasst wie im Geschäft? Oder haben Sie kurz befürchtet, sich für eine zu kleine Größe entschieden zu haben?

Ein anderes Beispiel: Waren Sie in der letzten Zeit beim Zahnarzt, gleich am frühen Vormittag, was etwas schmerzhafter als gewohnt verlief? Kein Wunder: In den Morgenstunden ist unsere Schmerzempfindlichkeit besonders hoch. Ein Tipp: Legen Sie Ihren nächsten Kontrolltermin in die Nachmittagsstunden.

Was Sie anhand der beiden Beispiele sehen können: Unser Körper und unser Empfinden verändern sich im Laufe des Tages, wie übrigens auch unser Denken und unsere Leistungsfähigkeit. Dabei handelt es sich oft um körperinnere Vorgänge, die wir zunächst nicht bemerken. Die Wissenschaft forscht unermüdlich daran, diese vielen Rhythmen zu entschlüsseln und ihren Einfluss auf die physiologischen, psychologischen und sozialen Aspekte in unserem Leben zu untersuchen. (Tsaousis 2010)

Zurück zu unserem Schuhbeispiel: In den 24 Stunden eines Tages variiert die Zusammensetzung unseres Blutes, was auch mit der Position unseres Körpers zusammenhängt, je nach Lage verteilen sich die Körperflüssigkeiten unterschiedlich. In der Nacht zum Beispiel verdünnt sich unser Blut durch die Liegeposition. Kaufen Sie Ihre Schuhe nun in der Früh, ist Ihr Fuß schmäler. Am Abend hingegen – nach einem Tag voller Stehen, Gehen und Sitzen – wird das Blut wieder dicker und mit einem Mal passt der Schuh vom Morgen nicht mehr ganz so gut. Dieser Unterschied kann übrigens bis zu 10 Prozent ausmachen!

Viele Menschen haben das Gefühl, den Einfluss des Mondes zum Beispiel auf ihr Gewicht zu spüren oder besonders empfindlich auf Vollmond anzusprechen. Studien konnten das allerdings bis jetzt nicht beweisen. Die meisten Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese Symptome eher psychologische Ursachen haben. Treten bestimmte Ereignisse, wie zum Beispiel nächtliches Aufwachen, zufällig mehrmals während dieser Mondphase auf, werden sie damit verknüpft, auch wenn ein direkter Zusammenhang nicht unbedingt bestehen muss. Man nennt dies eine sogenannte selektive Wahrnehmung. Ein anderer Grund könnte auch darin liegen, dass manche vielleicht sehr sensibel auf das helle (Voll-)Mondlicht reagieren.

Taktgeber Licht und Dunkelheit

Wo ein Rhythmus ist, braucht es eine zentrale Uhr. In unserem Körper übernimmt diese Rolle die sogenannte „master clock“, unsere Hauptuhr, auch Nucleus suprachiasmaticus (SCN) genannt. Diese sitzt im Gehirn und gibt, beeinflusst von Licht und Dunkel, also Tag und Nacht, den circadianen Rhythmus vor und weiter an alle Organe. Diese haben ihre eigenen Nebenuhren, „slave clocks“, die von der Hauptuhr abhängig sind bzw. sich nach ihr richten. – Ein komplexes Zusammenspiel, das sich gegenseitig beeinflusst. Wird dieser regelmäßige Zyklus bzw. dieses Zusammenspiel gestört, etwa wenn jemand Schichtarbeit verrichtet, kann dies zu zahlreichen Krankheiten führen, auf die wir später noch zurückkommen werden.

Melatonin, das Nachthormon

Wie aber funktioniert nun die Taktung unserer Hauptuhr, des SCN, der sich an Licht und Dunkel orientiert und damit unseren Tag-Nacht-Rhythmus bestimmt? Eine wesentliche Rolle spielt hier das Melatonin, das Hormon der Dunkelheit und Mutterhormon der Chronobiologie (Fauteck 2017), das hauptsächlich in der Zirbeldrüse mit Sitz im Gehirn gebildet wird. Über die Netzhaut unseres Auges, die Retina, gelangen Lichtimpulse an den SCN. (Siehe Abb. 4) Dieser ist mit der Zirbeldrüse verbunden, wo das Melatonin in der Nacht, und zwar bei vollkommener Dunkelheit, produziert wird. Es gibt somit die Information „Dunkelheit“ an alle Zellen und Organe weiter und wird damit zum wichtigen inneren Zeitgeber.

Tagsüber produziert unser Körper nur sehr wenig Melatonin, ab 23:00 Uhr allerdings steigt der Pegel auf das Achtfache des Tagespensums. Unser Organismus weiß dann: Es ist Nachtbetrieb angesagt und damit Ruhezeit für viele Organe und Körperfunktionen. Diese ist übrigens lebenswichtig, denn sie sorgt für viele Reparaturmechanismen in unserem Körper – und das bis in die Zellen.

Jeder kleinste Lichtimpuls hingegen stört diese Produktion (siehe Abb. 5), etwa das blaue Licht des Fernsehers oder Handys, die leuchtende Anzeige des Weckers, die Straßenbeleuchtung usw. All diese für uns selbstverständlichen Geräte sind wahre Rhythmuszerstörer, die unseren Melatoninhaushalt ordentlich durcheinanderbringen können. (Chang et al. 2015)

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Abb. 4: Schematische Darstellung der komplexen Verknüpfung verschiedener Zeitgeber (modifiziert nach Hardeland 2013)

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Abb. 5: Licht als Zeitgeber: Komplexe neuronale Verknüpfung mit dem Pinealorgan. Oben: Melatoninkonzentration im Lauf des Lebens

Antioxidans Melatonin

Melatonin hat noch eine weitere Eigenschaft, die unserer Gesundheit zugutekommt: Es ist der Star unter den körpereigenen Antioxidantien. Denn es bekämpft und neutralisiert freie Radikale auch in der kleinsten Zelle und schützt damit unsere DNA vor Schäden. Denn nicht nur in unserem Gehirn befindet sich Melatonin, sondern ebenso zum Beispiel im Verdauungstrakt, im Hoden und den Eierstöcken, im Rückenmark, in den Hautzellen und sogar in den Blutplättchen. Gerade hier wirkt Melatonin lokal als Antioxidans, indem es die Radikale tötet, was bereits mehrfach in Studien bestätigt wurde. Darüber hinaus ist Melatonin in der Lage, viele Zellen dazu zu bewegen, weitere Radikalfänger zu produzieren, wodurch sein antioxidativer Effekt nochmals gesteigert wird. (Reiter et al. 2016)

Was sind freie Radikale?

Freie Radikale sind bei der Entstehung vieler Krankheiten beteiligt, etwa Krebs, Alzheimer oder Schlaganfall. Andererseits beschleunigen sie aber auch unseren Alterungsprozess. Es handelt sich dabei um winzige Moleküle, die zum Beispiel durch die Luft, die wir atmen, in unseren Körper gelangen. Keine Sorge: Es handelt sich dabei um einen ganz natürlichen Vorgang. Sogar manche Prozesse in unserem Organismus erzeugen Radikale, die keinen Schaden anrichten, sondern eher nützlich sind, da sie im Normalfall so schnell, wie sie entstanden sind, auch wieder verschwinden und dabei zum Beispiel Gifte oder Viren zerstören.

Allerdings können sich manche von ihnen verselbstständigen, was dann leider doch gefährlich werden kann. Die Radikale töten dann zuerst einzelne Zellen, dann ganze Zellstrukturen, bis schließlich auch ganze Organe betroffen sind. Der Angriff der Radikale erfolgt übrigens hauptsächlich am Tag. Gehen Sie also sehr spät ins Bett, bleibt Ihrem Körper oder den antioxidativen Wirkmechanismen weniger Zeit, sich dagegen zu wehren.

Cortisol, der Muntermacher

Einen wichtigen Part bei der Steuerung unseres Schlaf-WachRhythmus spielt neben Melatonin ein weiteres Hormon: Cortisol, das in der Nebenniere gebildet wird und ab 4:00 Uhr in der Früh seine Tätigkeit aufnimmt, bis es gegen 8:30 Uhr seinen Höhepunkt erreicht. Je weiter der Tag voranschreitet, umso mehr sinkt der Cortisolwert, um Mitternacht hat er seinen Tiefststand erreicht. Während Melatonin also dafür sorgt, dass wir müde werden, bewirkt Cortisol das genaue Gegenteil: Es hilft uns beim Aufwachen und bringt uns am Morgen auf Touren.

Austricksen lässt sich unsere innere Uhr übrigens nicht. Vielleicht haben Sie schon einmal versucht – aus welchen Gründen auch immer –, am frühen Nachmittag, wenn die Sonne hell ins Zimmer scheint, einzuschlafen? Jalousien oder Rollläden runter, Schlafmaske auf, trotzdem keine Chance? Falls Sie eine ähnliche Situation schon erlebt haben, können Sie sich in das Dilemma von Schichtarbeitern gut hineinfühlen. Sie müssen schlafen, haben aber größte Schwierigkeiten, müde zu werden. In der Regel benötigen sie mehrere Tage, um sich auf diesen neuen, selbst auferlegten Rhythmus einzustellen.

Ernährung beeinflusst innere Uhren