Der inneren Uhr auf der Spur

Alles, was im Körper stattfindet, muss im Kontext des Tagesrhythmus gesehen werden. Die innere Uhr ist der Dirigent des Tagesrhythmus auf allen Ebenen und koordiniert fast alles, was im Körper stattfindet. Sie bestimmt also auch, wann biochemische Vorgänge optimal stattfinden sollten – sei es der Schlaf oder auch die Wirksamkeit von Medikamenten oder der Abbau von Nahrung. Der Wissenschaftszweig der Chronobiologie beschäftigt sich mit diesen Vorgängen.

Aktuell untersuchen die Chronobiologen aber gar nicht mehr primär, wie die innere Uhr auf einer zellulären und molekularen Ebene funktioniert, sondern, wie sich die innere Uhr auf den Rest der Physiologie auswirkt. Das heißt: Was passiert bei Störungen der inneren Uhr mit dem Stoffwechsel, wie wirkt sich das auf die Ausprägung von Krankheiten aus und eben auch auf den Schlaf. Es findet gerade eine Translation der Erkenntnisse über die innere Uhr in die Medizin hinein statt. Damit setzt man auch neu an, Menschen mit Schlafproblemen zu helfen, denen bislang im Schlaflabor nicht geholfen werden konnte, weil ihr Schlaf selber nicht gestört ist, sondern nur zu falschen Zeiten stattfinden muss. Und wer zur falschen Zeit schlafen muss, der kann auch nicht gut schlafen.

Negativen Einflüssen des 24/7-Lebensstils

Das noch junge Gebiet der Chronomedizin orientiert sich an den im Körper ablaufenden Prozessen des circadianen (lateinisch circa = gegen, ungefähr; dies = Tag) Systems mithilfe zeitlich optimierter Diagnostik und Therapie. Insbesondere die Chronotherapie, also die tageszeitlich optimierte Gabe von Medikamenten, wird schon erfolgreich in der Therapie vieler Volkskrankheiten angewendet. Weitere chronomedizinische Ansätze, wie Intervallfasten, Lichttherapie oder die noch in der Erforschung befindlichen Chronobiologicals können Abweichungen der inneren Uhr ausgleichen und somit negativen Einflüssen des modernen 24/7-Lebensstils entgegenwirken. „Mit der Entwicklung von künstlichem Licht hat sich die effektiv nutzbare Zeit eines Tages, also unsere Aktivitätsphase, verlängert. Es ist nahezu unmöglich, sich in der eigentlichen Dunkelphase des Tages keinem künstlichen Licht auszusetzen. Beleuchtung ist allgegenwärtig. Auf diese Lichtverschmutzung kann sich unser Körper nur schwer einstellen“, erklärt Prof. Dr. Henrik Oster, Direktor des Instituts für Neurobiologie an der Universität zu Lübeck.

Dies führt zu einer internen Chronodisruption, so der Fachbegriff, was nichts anderes bedeutet, als dass unsere inneren Uhren nicht mehr untereinander und mit der Tageszeit synchron laufen. Über einen längeren Zeitraum fördert das die Entstehung von Krankheiten wie Verdauungsstörungen, Adipositas und Typ 2-Diabetes, aber auch psychischen Erkrankungen.

Auch das Immunsystem wird stark durch die circadiane Uhr reguliert. „Eine entscheidende Rolle spielt dabei der Schlaf. Schlafen wir zu wenig oder zur falschen Zeit, hemmt dies die Effektivität der Immunantwort und wir werden anfälliger für Infekte. Unzureichender Schlaf kann überdies die Wirksamkeit von Impfungen beeinflussen“, sagt Henrik Oster. Der Chronophysiologe erforscht seit vielen Jahren die Funktion und Wirkung circadianer Uhren bei Mensch und Tier.

„Zahlreiche Studien belegen, dass eine Stabilisierung des circadianen Systems sehr erfolgreich der Entwicklung von Krankheiten entgegenwirken kann. Als Beispiele können hier der Einsatz von Licht- und Melatonin-Therapien bei depressiven Erkrankungen oder das Intervallfasten bei Stoffwechselerkrankungen genannt werden“, so Professor Oster. Er ist sehr optimistisch, dass sich in Zukunft für jeden Patienten individuell chronobiologisch optimierte Therapien entwickeln werden, die das Entstehen einer Krankheit optimal beeinflussen, also das Krankheitsrisiko minimieren können.

Bluttest: Ein Meilenstein der chronobiologischen Forschung

An der Charité wurde ein Bluttest entwickelt, der eindeutig die Phasenlage bestimmt, in welcher sich unser System an inneren Uhren befindet. Da Zellen, Hormone und Organe ihren eigenen Rhythmus haben und zum Beispiel über den Tagesverlauf unterschiedlich empfindlich für Nebenwirkungen sind, können solche bei der Medikamentengabe verhindert werden – im Klartext heißt das etwa bei einer Chemotherapie würde man nicht zwangsläufig seine Haare verlieren, wenn man zur richtigen Zeit über den 24-Stunden-Tag die Medikamente einnimmt: gleiche Wirkung, aber weniger Nebenwirkung.

„Dieser Bluttest kann erstmalig eindeutig und exakt die Phasenlage der endogenen biologischen Rhythmen bestimmen, auch kann man mit dem Test den individuellen Chronotyp exakter bestimmen. Das ist eine Sensation. Ein Meilenstein in der chronobiologischen Forschung“, erklärt Dr. Dieter Kunz, Chefarzt der Klinik für Schlaf- und Chronomedizin im St. Hedwig Krankenhaus Berlin. Zunächst hätte der Bluttest in der Medikamentengabe eine immense Bedeutung. Egal, ob bei Bluthochdruck, Chemo- oder Psychotherapie, man würde bei jedem Patienten individuell nach seiner Phasenlage den optimalen Zeitpunkt für die Wirksamkeit der Medikamente ermitteln und umsetzen können. Der Test ist jetzt validiert und wird in etwa zwei Jahren auf den Markt kommen. Aber auch das Einordnen von Untersuchungsergebnissen unter dem Faktor Zeit (24 Stunden) wird zu einer Präzisierung jeder diagnostischen Maßnahme führen.

Tageslicht für die Gesundheit

Die Arbeitsgruppe von Kunz war an der Validierung des Tests beteiligt, forscht seit langem im Bereich der klinischen Chronobiologie und derzeit schwerpunktmäßig zur Verbesserung von Lichtverhältnissen bei der Therapie von Schlaf-Wach-Störungen: „Schlaf und Wachsein macht das Gehirn selbst. Jeder Mensch kann quasi frei wählen, wann er schlafen will und ist damit mehr oder weniger erfolgreich. Darunter aber steht unsere innere Uhr, die den geeignetsten Zeitpunkt für qualitativ guten Schlaf vorgibt.“

Diese innere Uhr ist abhängig von Licht und Dunkelheit und nur diese beiden Einflussfaktoren können dauerhaft zu einer Phasenverschiebung führen. Da wir heute aber zu oft bei künstlichem Licht leben – Kunz nennt es das „Leben in biologischer Dunkelheit“ – verändern sich unsere inneren Abläufe, und das macht langfristig krank.

Schlimmstes Beispiel hier sind wahrscheinlich die vielen Schichtarbeiter. „Der Forschungsstand zum Einsatz von vollspektralem Licht zum Beispiel ist jetzt auf einem Stand, von dem ich denke, wir können in die praktische Anwendung übergehen“, sagt Kunz. Gerade beim Einsatz von Beleuchtungskonzepten für Schichtarbeiter könne man hier sehr gute Konzepte vorweisen, die dauerhafte gesundheitliche Verbesserungen bringen würden. „Wir sprechen hier von weniger Krebserkrankungen, weniger Depressionen, weniger Demenzen, weniger Herzinfarkten – also schwerwiegenden Krankheiten“, erklärt der Forscher.

Und weiter: „Mehr oder weniger betrifft uns das aber alle, ob Schichtarbeiter oder nicht. Wir sollten alle zugunsten unserer Gesundheit versuchen, mehr Tageslicht beziehungsweise vollspektrales Innenraumlicht zu bekommen.“

Termin

Die Deutsche Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM) stellt bei ihrer 27. Jahrestagung vom 7. bis 9. November 2019 in Hamburg die innere Uhr und neue Ergebnisse der chronobiologischen Forschung in den Fokus. Dazu werden etwa 2.000 Experten erwartet, die sich an drei Tagen in 39 Symposien und zahlreichen weiteren wissenschaftlichen Sitzungen austauschen werden. Weitere Informationen