Von der Entdeckung der Existenz des circadianen Rhythmus bis zur Identifizierung der Hormone und Gene, die ihm zugrunde liegen, hat die Wissenschaft der Chronobiologie im letzten Jahrhundert einen langen Weg zurückgelegt. Neue Forschungstechnologien und -methoden haben gerade in den letzten Jahren viele Entdeckungen hervorgebracht. Wir wissen heute mehr als je zuvor darüber, wie unsere biologischen Uhren funktionieren, und es werden regelmäßig neue Entdeckungen veröffentlicht. Neueste Forschungen geben weitere Einblicke in die „Schaltzentrale“ unseres circadianen Rhythmus: den Nucleus suprachiasmaticus.
Die Verknüpfung des Nucleus suprachiasmaticus
Wenn es um die circadiane Uhr geht, ist Timing alles, was den suprachiasmatischen Nukleus des Hypothalamus zu einer der wichtigsten Regionen des Gehirns macht. Diese Region ist nicht nur zentral gelegen, sondern auch zentral für viele wesentliche Elemente unserer inneren Uhr. Diese inneren Uhren wiederum regulieren verschiedene Prozesse, vom Stoffwechsel über die DNA-Reparatur bis hin zur geistigen Gesundheit. Obwohl der Nucleus suprachiasmaticus sehr klein ist, kann er fast jeden Aspekt unserer Gesundheit beeinflussen.
Eine neue Studie zur Erfassung der circadianen Uhr wirft ein Licht auf die Art und Weise, wie der suprachiasmatische Nukleus (SCN) verknüpft ist. Dies war bisher ein Problem, weil die konstant hohe Aktivität dieser Region es schwierig machte, Muster zu erkennen. In der aktuellen Studie nutzten die Wissenschaftler ein Toxin aus dem Kugelfisch, um das „Rauschen“ im SCN zu reduzieren, das bisher eine empirische Untersuchung dieses Organs verhindert hatte. Die Ergebnisse? Die Forscher konnten erkennen, dass jede Zelle des SCN einen eigenen angeborenen Signalrhythmus zu haben scheint. Diese Muster bilden zusammen den Gesamtpuls unserer inneren Uhren. Die angeborenen Uhren der Zellen werden durch ein Labyrinth von Neuronen koordiniert, die sie mit anderen Zellen im Organ verbinden. Als diese Neuronen mit Kugelfischtoxin ausgeschaltet wurden, ging die Aktivität von gleichmäßig und koordiniert zu chaotisch über. Die “ Verschaltungen“ in dieser Region werden offensichtlich über dieses neuronale Netzwerk eng gesteuert und miteinander verbunden.
Erfassung der circadianen Uhr: Hormonelle Botenstoffe und der SCN
Neuronen sind nicht das einzige Instrument zur Kommunikation zwischen den Zellen des SCN; auch Neurotransmitter spielen eine wichtige Rolle. Im Jahr 2005 entdeckten der Wissenschaftler Eric Herzog und ein Forscherteam der Washington University, dass ein Hormon namens VIP als chemischer Botenstoff zwischen den Zellen des SCN fungiert. Die Bedeutung von VIP, dem vasoaktiven intestinalen Peptid, war überraschend, da dieses Hormon hauptsächlich im Magen-Darm-Trakt wirkt. Im selben Monat gab das Team bekannt, dass auch GABA dabei eine wichtige Rolle spielt. Es scheint, dass GABA eine schwächere Wirkung als VIP hat, jedoch eine wichtige Rolle in den Signalwegen spielt, die den inneren Takt des circadianen Rhythmus festlegen.
Dies wirft eine wichtige Frage auf: Warum kommunizieren die Zellen des SCN auf so vielfältige Art und Weise? Derzeit gibt es keine eindeutigen Beweise, aber die Forscher glauben, dass sie durch die vielfältigen Kommunikationsmöglichkeiten besser und schneller auf Veränderungen in der Umgebung reagieren können. Eine Vielfalt von Boten sorgt dafür, dass die Botschaften immer pünktlich zugestellt werden.
Gesundheitliche Auswirkungen der Erfassung der circadianen Uhr
Trotz der neuen Erkenntnisse über das Innenleben des circadianen Rhythmus und die Bedeutung der inneren Uhr für fast jeden Aspekt unserer Gesundheit, haben die Menschen in den Vereinigten Staaten und dem Rest der westlichen Welt mehr denn je Schwierigkeiten, genügend Schlaf zu bekommen. Ein konstant hohes Maß an künstlichem Licht sorgt dafür, dass sich unser Gehirn nur schwer an die Nacht anpassen kann, während andere Aspekte des modernen Lebensstils die Menschen oft bis tief in die Nacht wach halten. All dies wirkt sich in vielfältiger Weise verheerend auf die öffentliche Gesundheit aus. Die Raten von Krankheiten, die mit einem gestörten circadianen Rhythmus zusammenhängen, wie z.B. Diabetes, sind höher als je zuvor und nehmen jedes Jahr stetig zu. Die Erfassung der circadianen Uhr wird es Wissenschaftlern und Ärzten ermöglichen, die ständig wachsende Rate an circadianen Störungen zu senken und bessere Behandlungsmöglichkeiten für Menschen zu schaffen, die darunter leiden.
Eine Botschaft, die man aus den wachsenden Forschungsergebnissen auf dem Gebiet der Chronobiologie und des circadianen Rhythmus mitnehmen kann, ist, dass die Aufrechterhaltung der inneren Uhr entscheidend für die Gesundheit des gesamten Körpers ist. Es ist vielleicht an der Zeit, dass der moderne Mensch seinen Wecker und seine Handy-Uhr ausschaltet und stattdessen auf seine circadiane Uhr hört.