HBN 2.0 (eBook)

ZIRKADIANE RHYTHMIK ALIAS BIORHYTHMUS

Was ist die zirkadiane Rhythmik?

Die Tatsache, dass wir jeden Abend müde werden, nachts schlafen und morgens zu einer bestimmten Zeit wiedererwachen, ist kein Zufall. Wir alle werden maßgeblich beeinflusst von der sogenannten zirkadianen Rhythmik.

Die zirkadiane Rhythmik bezeichnet endogene (körpereigene) Rhythmen mit einer Periodenlänge von 22–25 Stunden. Die mit der Eigenrotation der Erde wechselnde Beleuchtungsintensität unserer Atmosphäre stellt die Grundlage der zirkadianen Rhythmik dar. Sie führt zur rhythmischen Transkription von „Uhr-Genen” und stellt die zentrale Größe positiver Selektion dar, die schon mehr als 500 Millionen Jahre anhält.

Etwa 1994 entdeckte man ein Gen namens CLOCK (circadian locomotor output cycles protein kaput). Ihm wird eine maßgebliche Rolle bei der Erzeugung zirkadianer Rhythmen zugesprochen. Über sog. Schrittmacherneuronen kann die Tätigkeit von Einrichtungen wie dem Darm, der Leber, den Nieren, der Lunge, dem Herz, dem Gehirn sowie etlicher anderer Zelltypen des Organismus beeinflusst werden. CLOCK gilt als überlebensnotwendige Einrichtung die das Überleben einer Art sichert. Die Wurzeln des täglichen Schlaf-Wach-Verhaltens liegen Schätzungen zur Folge mehr als 500 Millionen Jahre zurück und damit weit vor dem Menschen, wie wir ihn heute kennen.

Synchronisation

Durch äußere Reize (z.B. Licht) passt sich der zirkadiane Rhythmus an einen 24-Stunden-Zyklus an. Dieser Vorgang nennt sich „Synchronisation”. Visuelle Einrichtungen nehmen den Sonnenstand auf und dienen als Zeitgeber. Geringe Relevanz besitzen die Außentemperatur oder aber soziale Reize, wie beispielsweise der heiß geliebte Wecker. Keine Relevanz für zirkadiane Synchronisation wird dem vorherrschenden pH-Wert oder der Körpertemperatur zugesprochen.

Einfluss auf unser Dasein

Die zirkadiane Rhythmik beeinflusst alle zellulären Ebenen und neuronalen Netzwerke. Selbst die Koordination sozialer Aktivitäten oder die Fortpflanzung werden von ihr bestimmt. Um das Ganze etwas zu veranschaulichen, anbei eine beispielhafte Auflistung von Gegebenheiten und Vorgängen in unserem Körper, die tagtäglich von der zirkadianen Rhythmik beeinflusst werden:

• Herzfrequenz
• Energiebedarf
• Energieaufnahme
• Schlaf-Wach-Rhythmus
• Blutdruck
• Blutgerinnung
• Körpertemperatur
• Skelettmuskelstoffwechsel
• körperliche Leistungsfähigkeit
• zelluläre Stoffwechselvorgänge
• Immunreaktion
• Produktion von Nebennierenhormonen
• Produktion von Sexualhormonen
• Oxidation von Glucose oder Fettsäuren (untertags relativ stärkere Glukoseoxidation, nachts relativ stärkere Fettoxidation)
• Glukosetoleranz (bei Gesunden morgens am höchsten, abends am niedrigsten)
• Nüchtern-Werte freier Fettsäuren im Blut (morgens niedriger als mittags oder abends)
• Diät-induzierte Thermogenese (morgens am höchsten)

Hormone und zirkadiane Rhythmik

Auch die Syntheseverläufe von Hormonen unterliegen der zirkadianen Rhythmik. Wenn also vielfach die Rede von „dem” Testosteronspiegel oder „dem” Wachstumshormonspiegel ist, versteht man darunter eigentlich eine sich über den Tag verändernde Synthesekurve mit ausgeprägten Veränderungen binnen eines 24-stündigen Rhythmus.

Testosteron

Der Spiegel des dominanten männlichen Sexualhormons Testosteron steigt im Laufe der Nacht an und fällt dann im Laufe des Tages mit einer kleinen Spitze gegen 11 und 17 Uhr ab, bis er gegen 19.30 Uhr seinen Tiefstand erreicht. Der Testosteronspiegel ist morgens höher als am Abend. Ab etwa 18.00 Uhr ist mit einem signifikanten Abfall zu rechnen.

Mit dem Altern sinkt die Eigensynthese an Testosteron insgesamt ab. Zu diesen Veränderungen fallen tageszeitliche Schwankungen nochmals größer aus als in jüngeren Jahren.

Cortisol

Bei Cortisol handelt es sich um einen in der Nebennierenrinde produzierten Signalgeber der neben Adrenalin zu den bekanntesten Stresshormonen zählt. In dieser Funktion aktiviert Cortisol abbauende (katabole) Stoffwechselprozesse mit dem Zweck, Energie für Stresssituationen bereit zu stellen. Der Cortisolspiegel findet sein Tageshoch morgens nach dem Aufwachen. Im Laufe des Tages fällt er dann immer weiter ab. Etwa 5 Stunden nach dem Aufwachen ist nur noch mit einem geringen Cortisol-Aufkommen zu rechnen.

Wachstumshormon

Das körpereigene Polypeptid Wachstumshormon wird in der Hirnanhangdrüse gebildet. Es beeinflusst das Längenwachstum, die Ausbildung sowie Regeneration unterschiedlicher Strukturen wie Knochen, Knorpel, Muskeln oder Fettgewebe und schaltet sich zudem in verschiedenste Stoffwechselvorgänge einschließlich der Blutzuckerbildung ein. Unser Wachstumshormon ist besonders nachts aktiv und erreicht etwa gegen 02.00 Uhr morgens seinen Höchststand. Im Laufe des Tages ergeben sich leichte Spitzen mittags und am Vorabend. Morgens ist der unbeeinflusste Wachstumshormonspiegel nicht signifikant erhöht.

Melatonin

Das Hormon Melatonin steuert den Tag-Nacht-Rhythmus des menschlichen Körpers. Es ist rein nachtaktiv. Ausbrüche aus der zirkadianen Rhythmik wie Schichtarbeit, wenige Stunden bei Tageslicht, eine fortwährende Aussetzung künstlich erzeugter Lichtreize in der Nacht aber auch ein falsch getimtes Ernährungsverhalten führen dazu, dass Menschen immer mehr außerhalb ihres natürlichen zirkadianen Rhythmus existieren. Dieser Zustand macht sich mit der Zeit deutlich bemerkbar: Ess- und Schlafstörungen, Depressionen, Energielosigkeit, Leistungsabfall oder Einschränkungen des Immunsystems lassen sich als mögliche Folge beispielhaft anführen.

Desynchronisierung

Definition

Unter Desynchronisierung versteht man generell die Unterbrechung eines regelmäßigen Rhythmus. In Hinblick auf die zirkadiane Rhythmik entsteht Desynchronisierung hauptsächlich aufgrund von Schlafmangel oder Lichtexposition während eigentlicher Dunkelphasen. Daneben können auch die stete Verfügbarkeit von Nahrung, Hochgeschwindigkeitsreisen oder Arbeitszeiten rund um die Uhr eine Desynchronisierung begünstigen. Studien wie die von Koronowski et al machen Desynchronisierung verantwortlich für eine Vielzahl metabolischer Krankheiten und sogar Krebs.

Schichtarbeit

Das Paradebeispiel für Desynchronisation liefert uns der Schichtarbeiter und hier natürlich insbesondere die Nachtschicht, in der die Nacht zum Tage gemacht wird. Schichtarbeit zeigt schon auf hormoneller Ebene negative Beeinflussungen bei:

• Leptin (ein starkes Sättigungshormon)
• Ghrelin (ein appetitanregendes Hormon)
• Insulin (ein stark anaboles Hormon)
• Cortisol (ein stark kataboles Hormon)

In diesem Zusammenhang kommt es bei Schichtarbeitern häufiger zu:

• einer gestörten Glukosetoleranz
• einer verringerten Insulinsensibilität
• einem erhöhten Diabetes Typ 2 Risiko
• einem erhöhten Risiko für das metabolische Syndrom
• Störungen des Muskelstoffwechsels
• einem erhöhten Aufkommen systemischer Entzündungen
• einer veränderten Reaktion auf die Einnahme von Medikamenten
• einer erhöhten Gesamtsterblichkeitsrate

Wer sich am Argument der Gewöhnung festhält, wird nach Ribero et al enttäuscht. Das Forscherteam schließt langfristige adaptive Reaktionen im Sinne einer Gewöhnung an Nachtarbeit aus.

Sozialer Jetlag

Was für den Schichtarbeiter als Extremfall gilt, beobachtet man auch bei Nicht-Schichtarbeitern und bezeichnet es als sozialen Jetlag. Ein durch den normalen Alltag diktierter moderner Lebensstil mit weniger Schlaf und mehr aktiven Stunden betrifft bis zu 87% der arbeitenden Bevölkerung. Auch dieses Dasein wurde bereits mit erhöhtem Risiko auf Fettleibigkeit, Diabetes Typ 2, abdominaler Adipositas und metabolischem Syndrom in Verbindung gebracht. Untersuchungen zu diesem Thema stellen schon nach 10 Tagen Desynchronisierung prädiabetische Zustände aufgrund eines veränderten Glukosestoffwechsels sowie einem vermehrten Aufkommen freier Fettsäuren im Blut fest. Zirkadiane Fehleinstellung beeinflusst den Gesamtenergieverbrauch und kann Erhöhungen des systolischen sowie diastolischen Blutdrucks begünstigen. Nicht zuletzt finden sich auch bei Übergewichtigen bereits desynchronisierte Zustände im Energiestoffwechsel.

Desynchronisiertes Essen

Auch falsch getimte Ernährung gilt als Störfaktor für Desynchronisation. Nächtliche Nahrungsaufnahme wurde inzwischen als eigenständiger Risikofaktor für Diabetes herausgestellt. Es mehren sich Hinweise darauf, dass Essen zu falschen Uhrzeiten:

• die Art zu Essen verändert (Energieaufnahme, Dietary-Quality-Index, Mahlzeitenstruktur)
• den Umgang des Körpers mit Nährstoffen und die daraus resultierenden Stoffwechselvorgänge negativ beeinflusst

Nach Dollet et al beeinflusst...