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Chronobiologie

Wie Rhythmen unser Leben bestimmen

11.03.2013  06:58 Uhr

Von Michael van den Heuvel / Winterschlaf, Frühjahrsmüdigkeit oder Jetlag: Gerät die innere Uhr aus dem Takt, fühlen wir uns schlapp und müde. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Licht viele Beschwerden lindern kann. Darüber hinaus können PTA und Apotheker Betroffenen mit einigen Tipps helfen, aus dem Tief herauszukommen.

Mit den ersten wärmenden Sonnenstrahlen erwacht die Natur aus ihrer Winterstarre. Dann stehen Sport und Spaziergänge wieder auf der Tagesordnung – wäre da nur nicht diese bleierne Müdigkeit. Viele Menschen fühlen sich zu Frühjahrsbeginn total schlapp, antriebslos und reagieren oft gereizt. schätzungsweise 50 bis 70 Prozent aller Menschen hierzulande leiden mehr oder minder stark unter Frühjahrs­müdigkeit.

Forscher haben herausgefunden, dass es sich bei diesen Symptomen um ein naturwissenschaftlich belegbares Phänomen handelt. Der menschliche Organismus reagiert auf Dunkelheit und Kälte mit einer milden Form des Winterschlafs. Beispielsweise wird vermehrt das Schlaf-Hormon Melatonin ausgeschüttet. Bei niedrigen Temperaturen ziehen sich Blutgefäße zusammen und der Blutdruck steigt. In den ersten Sonnentagen kommt es dann zum entgegengesetzten Phänomen. Durch die UV-Strahlung schütten die Gehirnzellen mehr Serotonin aus. Die Körpertemperatur steigt, Gefäße weiten sich und der Blutdruck sinkt. Diese Umstellung geht nicht von heute auf morgen. In der Zwischenzeit fühlen wir uns erschöpft.

Verantwortlich für dieses Phänomen sind komplexe Vorgänge im Gehirn. Die Erforschung der natürlichen Rhythmen begann mit einer Überraschung. Im Jahr 1991 fanden Forscher im Auge von Mäusen eine neue Rezeptoren-Art: foto­sensitive Ganglienzellen. Diese haben offenbar wichtige Aufgaben bei der Synchronisation der inneren Uhr mit dem Tag-Nacht-Rhythmus, dem sogenannten zirkadianen Rhythmus. Besonders empfindlich reagieren diese Ganglienzellen auf Licht der Wellenlänge von 480 Nanometer, also im blauen Bereich des Spektrums des sichtbaren Lichts. Über spezielle Fasern gehen Helligkeitsinformationen vom Auge an den suprachiasmatischen Nucleus (SNC) im Hypo­thalamus. Diese spezielle Gehirnstruktur befindet sich nur wenige Zentimeter hinter dem Nasen­rücken. Die Signale werden an die Zirbeldrüse weitergeleitet und unterdrücken dort die Ausschüttung von Melatonin. Im Dunklen hingegen steigt die Sekretion von Melatonin, beispielsweise im Laufe der Nacht je nach Alter des Menschen um das Drei- bis Zwölffache an.

Eine Uhr im Gehirn

Der SNC kontrolliert als »Hauptuhr« den Stoffwechsel, die Körpertemperatur und die Gehirnaktivität im Tagesverlauf. Des Weiteren beeinflusst er das vegetative Nervensystem und die Organe an der Peripherie. Dadurch empfinden Menschen beispielsweise Schmerzen im täglichen Zyklus verschieden stark.

Der menschliche Organismus läuft allerdings nicht exakt im 24-Stunden-Rhythmus, sondern wird von äußeren Faktoren beeinflusst. Studien in speziellen Laboren, in denen die Teilnehmer auf Uhren und sonstige Hinweise zur Tages- oder Nachtzeit verzichten mussten, ergaben, dass die individuelle Taktlänge zwischen 22 und 25 Stunden liegt. Dieser innere Rhythmus gilt als autark, wird aber durch externe Taktgeber synchronisiert. Hier ist an erster Stelle der Hell-Dunkel-Rhythmus zu nennen, gefolgt von der Temperatur und dem Arbeits- und Lebensrhythmus eines jeden Menschen.

Eule oder Lerche

Der Volksmund vergleicht Menschen mit unterschiedlichem Tag-Nacht-Rhythmus bildhaft mit Vögeln: Nachtaktive heißen Eulen, während Lerchen zu früher Stunde ihre besten Leistungen erbringen. Goldammern sind mittags besonders aktiv. Nur selten passt der Tagesrhythmus, den die Arbeitswelt den Menschen aufzwingt, zu ihrer genetischen Veranlagung. Die meisten Menschen reißt der Wecker aus tiefen Träumen, und sie beginnen den neuen Tag unausgeschlafen. Das macht vielen zu schaffen. So wundert es nicht, dass 50 bis 70 Prozent der extremen »Eulen-Typen«, die sich in den Rhythmus von Lerchen zwängen müssen, zur Zigarette greifen. In einer Studie machten Forscher die Gegenprobe: Wird der Tagesablauf um nur eine Stunde nach hinten verschoben, sind die Eulen gesünder und leistungsfähiger.

Mit Einschlafproblemen kämpfen die meisten Schichtarbeiter, denn am Ende ihres nächtlichen Jobs hemmt das Tageslicht die Melatoninsynthese. Das schadet der Gesundheit. Die Betroffenen entwickeln häufiger eine Hypertonie und Magengeschwüre, erleiden aber auch mehr Unfälle, da sie unkonzentriert Geräte bedienen. Das Krebs­risiko ist ebenfalls erhöht. Beispielsweise erkranken Flugbegleiterinnen öfter an Brustkrebs. Dänische Behörden werten dies sogar als Berufskrankheit. Bei Schichtarbeitern wird heutzutage versucht, den grundlegenden Tag-Nacht-Rhythmus aufrecht zu erhalten, indem man die Blöcke mit Nachtarbeit auf wenige Nächte beschränkt. Damit nutzt man die Trägheit der inneren Uhr. Eine Anpassung dauert Wochen.

Der Zeitzonenkater

Wie langsam sich die innere Uhr umstellt, wissen Reisende nach Interkontinentalflügen nur allzu gut. Nach einer schnellen Reise über mehrere Zeitzonen hinweg stimmt ihre innere Uhr nicht mehr mit dem Tag-Nacht-Rhythmus vor Ort überein – sie ist noch nach auf das Heimatland getaktet. Dies führt zum sogenannten Jetlag mit Schlafstörungen, Appetitlosigkeit und Stimmungsschwankungen. Zum Glück für Urlauber klingen diese Befindlichkeitsstörungen bereits nach wenigen Tagen von selbst ab. Forscher haben aber festgestellt, dass sich die zeitabhängige Ausschüttung von Hormonen erst nach mehreren Wochen normalisiert. Um diesen Prozess zu beschleunigen, sollten Reisende vor Ort möglichst viel Zeit im Freien verbringen, damit das natürliche Licht ihre innere Uhr »nachstellt«. Ob Melatonin in Dosierungen von 0,5 bis 5 Milligramm Symptome eines Jetlags lindert, wird von Schlafforschern kontrovers diskutiert.

Licht gegen Krankheiten

Melatonin spielt beim sinkenden Schlafbedarf von Senioren eine wichtige Rolle. Mit zunehmendem Alter verringert sich die Ausschüttung dieses Hormons, da der suprachiasmatische Nukleus an Aktivität verliert. Forscher versuchen nun, durch die Gabe von Melatonin die zirkadianen Rhythmen wieder zu synchronisieren. Erste Studien in Altenheimen waren erfolgreich. In Deutschland ist ein verschreibungspflichtiges Präparat für die kurzzeitige Behandlung schlechter Schlafqualität bei Patienten über 55 Jahren zugelassen. Zudem wurden in den Seniorenheimen versuchsweise Flächenlampen mit hoher Intensität angebracht, die ein tageslichtähnliches Spektrum produzieren. Bei den Bewohnern verringerten sich Depressionen und Schlafstörungen im Vergleich zu einer Kontrollgruppe deutlich.

Das Forschungsgebiet der Chronobiologie hält noch weitere Überraschungen bereit: Auch Parkinson-Patienten quälen sich häufig mit Schlafstörungen. Im Tiermodell konnten Forscher als Ursache eine Störung der Lichtsinneszellen nachweisen, wodurch die innere Uhr nicht mehr richtig getaktet wird. Durch Bestrahlung mit Licht von hoher Intensität besserten sich bei den Parkinson-Mäusen entsprechende Symptome. Außerdem ist bei Schizophrenie-Patienten häufig ebenfalls der Tag-Nacht-Rhythmus stark gestört. Auch sie profitieren offenbar von einer Lichttherapie.

Sonne aus der Steckdose

In kurzen dunklen Tagen bleibt der Melatoninspiegel ständig erhöht und viele Menschen klagen über Müdigkeit und trübe Stimmung. Dieses Leiden nennen Mediziner saisonal-affektive Störung (Seasonal Affective Disorder, SAD). Viele Lampen in Wohnräumen, Büros und Schulen leuchten aus Sicht der Forscher nicht hell genug, sie empfehlen Strahlungsleistungen von rund 10000 Lux (siehe auch Kasten). Zusätzlich wirkt sich die spektrale Zusammensetzung, also die Mischung verschiedener Lichtfarben, entscheidend auf die Effekte des Lichts aus. Blauanteile dürfen nicht fehlen, da die fotosensitiven Ganglienzellen besonders darauf ansprechen. In nördlich gelegenen Ländern nahe des Polarkreises gelten spezielle Lichtduschen mittlerweile als probates Mittel gegen die Winterdepression. Auch in Deutschland sind Geräte zur Lichttherapie erhältlich. Basierend auf diesem Wissen wurden Klassenzimmer mit optimalen Deckenleuchten ausgestattet. Bereits nach kurzer Zeit beobachteten Wissenschaftler erste Effekte. Die Schüler waren aufmerksamer und ihre Lesegeschwindigkeit verbesserte sich.

Doch Vorsicht: Blaues Licht fördert den Abbau von Melatonin. Wer im Bett noch schnell mit seinem Laptop oder Tablet-Computer arbeitet, bekommt eine Dosis des Muntermachers ab. Für empfindliche Menschen, die ohnehin an Schlafstörungen leiden, ist die virtuelle Unterhaltung am Abend tabu. /

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