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Virusinfektion

Eine Frage des Timings

11.12.2017
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Von Elke Wolf / Die Tageszeit und die Schlafdauer sind maß­geb­lich daran beteiligt, wie ausgeprägt ein Virusinfekt verläuft oder wie effektiv eine Impfung wirkt. Dass unsere innere Uhr einen wesentlichen Einfluss auf Immunfunktionen und damit auf die Erregerabwehr nimmt, ist eine relativ neue Erkenntnis.

Ein Forscherteam der Universität Cambridge hat im vergangenen Jahr he­rausgefunden, dass die Schwere einer Virusinfektion, etwa einer Erkältung oder einer Influenza, auch davon abhängt, zu welcher Tageszeit die Ansteckung erfolgt. Der Tag-Nacht-Rhythmus bestimmt mit, wie gut sich Viren vermehren können. Bei Mäusen und in Zellkulturen vermehrten sich Influenza- und Herpesviren zehnmal schneller, wenn sich die Tiere zu Beginn ihrer Ruhephase (bei den nachtaktiven Nagern also in den Morgenstunden) infizierten. Wurde die innere Uhr dagegen blockiert und arbeiteten die Forscher mit Mäusen, denen das Uhrenprotein Bmal1 (ein Schlüsselgen für die innere Uhr) fehlt, hatten die Viren Zeit-unabhängig leichtes Spiel.

Dieses zelluläre Wechselspiel von Uhrengenen und Viren könnte auch die erhöhte Anfälligkeit gegenüber Virusinfekten in der kalten Jahreszeit erklären. Weil Bmal1 in den Wintermonaten weniger aktiv ist als im Sommer, könnten sich Influenza und andere Erkrankungen in den Wintermonaten stärker verbreiten, vermutete Professor Dr. Achim Kramer vom Institut für Medizinische Immunologie an der Berliner Charité auf einer von Sanofi-Aventis ausgerichteten Pressekonferenz.

Die Studienergebnisse seien auch eine Erklärung dafür, warum Menschen mit gestörtem Tagesrhythmus oft anfälliger für Viruserkrankungen sind: Ist ihre innere Uhr beeinträchtigt, erleichtert dies die Vermehrung von Viren im Körper, informierte der Chronobiologe. »Schichtarbeit und Jetlag führen zu inter­nen Desynchronisationen und Störung von normalen immunologischen Funktionen, wie etwa eine Studie von 2013 zeigt.«

Auch die Effektivität von Impfungen könnte von der Tageszeit abhängen, betonte Kramer. So hat kürzlich eine Studie ergeben, dass eine Grippe­impfung in den Morgenstunden im Vergleich zu einer am Nachmittag höhere Antikörperlevel nach sich zieht. Wie Wissenschaftler in der Fachzeitschrift »Vaccine« berichteten, waren bei Senioren über 65 Jahre einen Monat nach der Impfung höhere Konzentrationen von Antikörpern nachweisbar, wenn sie die Impfung zwischen neun und elf Uhr morgens erhalten hatten. Die andere Gruppe der Senioren war zwischen drei und fünf Uhr nachmittags geimpft worden.

Schlaf stärkt Gedächtnis

Ausreichend Schlaf fördert das Erinnerungsvermögen des Gehirns. Das ist bekannt. Relativ neu ist jedoch die Erkenntnis, dass das Immunsystem im Tiefschlaf Informationen über Krankheitserreger im Langzeitspeicher ablegt. Und dabei scheint es Parallelen zwischen Gehirn und Immunsystem zu geben. Diesen Schluss zieht ein Forscherteam aus Lübeck, Tübingen und Utrecht nach Auswertung von 119 Untersuchungen im Journal »Trends in Neurosciences«. »Die Idee, dass in allen Organsystemen die Bildung von Langzeiterinnerung durch Schlaf geschieht, ist aus unserer Sicht vollkommen neu«, schreibt der Erstautor der Untersuchung, Professor Dr. Jürgen Westermann. Nach Meinung der Forscher gebe es ein gemeinsames Prinzip, nach dem der Aufbau von Erinnerung erfolge.

Tiefschlaf, bei dem die Hirnströme in besonders langsamen Wellen fließen, fördere die Übertragung des Wissens über Krankheitserreger vom »Kurzzeitgedächtnis« des Immunsystems in das »Langzeitgedächtnis«. Biologisch ausgedrückt: Tiefschlaf fördert die Bildung des Immungedächtnisses, also die Übertragung von antigenpräsentierenden Zellen in den Lymphknoten in eine langlebigere Form der Erinnerung. Dabei lesen T-Zellen die Peptide auf der Oberfläche der antigenpräsentierenden Zellen aus und werden zu spezifischen Gedächtniszellen.

Eventuell spiele dabei das Stresshormon Cortisol eine wesentliche Rolle, so die Wissenschaftler. Wird es in größeren Mengen in die Blutbahn gespült, beeinträchtigt das sowohl das Langzeitgedächtnis als auch das Immunsystem. Anders im Tiefschlaf: Dann sinkt dessen Freisetzung, und langfristiges Lernen im Gehirn und im Abwehr­system wird positiv beeinflusst.

Ihre Theorie zum Immun­system haben die Forscher vor allem aufgrund verschiedener Impfstudien aufgestellt, die sie und andere Teams seit 2002 veröffentlicht haben. Dabei wurden Probanden geimpft und anschließend mehr oder weniger lang schlafen gelassen.

So lassen sich bei Versuchspersonen deutlich mehr Gedächtniszellen und erregerspezifische Anti­körper nach­weisen, wenn sie in den 24 Stunden nach einer Impfung aus­reichend Zeit im Tiefschlaf verbrachten. Dieser Unterschied ließ sich noch ein Jahr nach der Impfung messen. Bei Versuchsteilnehmern, die weniger als sechs Stunden schliefen, stellten die Forscher ein komplettes Impfversagen fest.

»Zudem gibt es Belege dafür, dass Hormone, die während des Schlafes frei­gesetzt werden, den Austausch zwischen den anti­gen­präsentierenden Zellen und den T-Zellen fördern«, er­klären die Wissen­schaftler. Das seien etwa Wachstumshormone oder Pro­laktin. Mög­licher­weise sorgen sie dafür, dass in den Lymphknoten genügend antigen­präsentierende Zellen anwesend sind. /

Innere Uhr kontrolliert Gene

»Unsere innere Uhr ist ein fundamentales biologisches Prinzip, dass sämtliche physiologische und Verhaltensrhythmen steuert«, sagte Professor Dr. Achim Kramer, Chronobiologe an der Berliner Charité. »Praktisch alle Zellen unseres Körpers haben eine innere Uhr. Und die steuert viele Funktionen von der Zellteilung bis zum Schlaf.«

Dabei fungiert der suprachiasmatische Nukleus (SCN) hinter dem Auge als Haupttaktgeber. Er wird durch Licht-Dunkel-Zyklen über spezielle Blaulicht-sensitive Zellen im Auge mit der Umwelt synchronisiert. Der SCN dirigiert ein in nahezu jeder Kör­perzelle vorhandenes genregulatorisches Netzwerk. Er steuert eine ganze Klasse von Uhr-kontrollierten Genen, die dann ihrerseits die jewei­ligen zellulären Prozesse tageszeitlich regulieren, erklärte Kramer das Ticken unserer inneren Uhr.