Chronobiologie: Ticken Sie richtig?

Mittwoch, 13. November 2013

Jetlag, Joggen, Herzinfarkt: Wie der moderne Mensch seine innere Uhr besser einstellen kann.

Das Fachgebiet der US-Forscher Martin C. Moore, Frank M. Sulzman und Charles A. Füller umfasst zwei Kügelchen, die mit jeweils 0,3 Millimeter Durchmesser kleiner sind als die Köpfe von Flöhen. Die beiden unscheinbaren Bällchen sitzen im Zwischenhirn und enthalten zusammen rund 150.000 Nervenzellen von fünf bis fünfzehn Millionstel Millimeter Größe. Sie bilden ein Organ, das für unser Wohlbefinden kaum weniger bedeutsam ist als Schilddrüse oder Galle: sie sind die Uhr, die unser Leben lenkt. Wissenschaftler bezeichnen die beiden winzigen Gebilde als „Suprachiasmatische Nuclei" (SCN) - „Kerne über der Sehnervenkreuzung" - und rechnen sie zum Hypothalamus, jenem Teil des Denkorgans, in dem Ärzte der Antike den Sitz der Seele vermuteten.

Die Erforschung dieser Gehirngegend kam erst 1987 durch die drei Amerikaner so recht in Gang gekommen ist, und sie ist längst nicht abgeschlossen. Überall auf der Welt sammeln Wissenschaftler Erkenntnisse, die eine Revolution der modernen Medizin bedeuten könnten. Denn wer die Uhr des Lebens lesen kann, lebt länger, besser und gesünder: Die SCN-Bällchen steuern die wichtigsten körpereigenen Rhythmen. Ob Herztätigkeit oder Hormonausschüttung, Schlag oder Schmerz, Blut- oder Blasendruck: die innere Uhr schlägt den Takt.

Die Lehre von den Körperrhythmen, die Chronobiologie, wurde 1969 von dem im Juni dieses Jahres verstorbenen Prof. Dr. Franz Halberg an der Universität von Minnesota begründet. In mehr als zehnjährigen Untersuchungen hatten er und seine Mitarbeiter damals Erklärungen für zahlreiche verblüffende Tatsachen geliefert, die inzwischen experimentell bestätigt sind:

Wer zum Beispiel eine knifflige Aufgabe lösen soll, hat die besten Aussichten so gegen 15 Uhr - dann arbeitet das menschliche Gehirn optimal. Wer dagegen hundert Meter sprinten will, sollte erst um 16 Uhr starten - dann erreicht die körperliche Leistungskraft ihren höchsten Punkt. Die Chancen, ein Kind zu zeugen, sind zwischen Mitternacht und fünf Uhr morgens am größten.

Ursache der oft frappierenden Unterschiede, nicht nur in Lernfähigkeit, Laufschnelligkeit und Libido, sind innere, kaum beeinflussbare Vorgänge, die sich nach eigenen Rhythmen vollziehen: Am kürzesten sind sie bei Nervenzellen, die ihre Impulse in Abständen von Mikrosekunden abfeuern. Puls- und Atemfrequenz werden wie der Herzschlag nach Sekunden gemessen, die Darmtätigkeit nach Minuten und Stunden.

Im Tagesrhythmus wechseln nicht nur Wachsein und Schlaf, sondern auch Körpertemperatur, Blutzucker und Blutfettspiegel, Nierenfunktion, der Glykogengehalt des Blutes und die Ausschüttung der großen Stoffwechselhormone.

Alle Rhythmen finden ihren Ursprung in bestimmten Phasen der Entwicklung unserer tierischen Vorfahren: Der Tag-und-Nacht-Rhythmus zum Beispiel entstand, als die ersten Amphibien aus dem Urmeer an Land krochen und sich nach der Sonne zu richten begannen.

Umwelt-Einflüsse werden auch dadurch offenbar, dass die jeweiligen Höhepunkte menschlichen Lebens und Sterbens auf der Südhalbkugel jeweils um ein halbes Jahr verschoben sind: Jenseits des Äquators, etwa in Argentinien oder Australien, sterben die meisten im Mai, empfangen die Frauen häufiger in der Adventszeit.

Warum ist das so, wie funktioniert das? Die Wissenschaftler hat inzwischen herausgefunden: Blut, Organe und sogar Muskelgewebe reagieren auf bestimmte Befehle, die vor allem aus den SCN, aber auch aus anderen Teilen des Hypothalamus kommen. Diese Anweisungen, wohl durch gewisse Hormone übermittelt, lösen zum Teil beträchtliche Veränderungen in den betroffenen Bezirken aus. So kann sich zum Beispiel die Zahl der weißen Blutkörperchen, die eingedrungene Bakterien und andere Krankheitserreger bekämpfen, im täglichen Rhythmus um bis zu 50 Prozent verringern. Folge: Ein Medikament, das als Nebenwirkung die Zahl der weißen Blutkörperchen senkt, kann harmlos sein, wenn man es zum richtigen, aber lebensgefährlich, wenn man es zum falschen Zeit punkt nimmt.

Der Blutdruck variiert während eines Tages immerhin um bis zu 20 Prozent. Folge: Ein Arzt, der ihn zu schwacher Stunde misst, kann womöglich dazu verleitet werden, ein unnützes oder gar schädliches Medikament zu verschreiben.

Die Anteile mancher Hormone im Blut schwanken Tag für Tag um bis zu 80 Prozent. Auch die Produktion bestimmter Enzyme nimmt in stetem Wechsel zu und ab. „Vom richtigen Timing der Verabreichung eines Antikrebsmittels", erkannte Prof. Halberg, „kann sogar die Entscheidung über Leben oder Tod abhängen."

Halberg hoffte, dass seine Erkenntnisse dazu führen könnten, die Überlebenschancen von Krebskranken zu verdoppeln. Tierversuche des Chronobiologen zeigten: Ratten konnten an verabreichten Medikamenten sterben oder von ihnen kuriert werden - bei jeweils gleicher Dosis. Einziger Unterschied: Mal war ihnen das Mittel morgens, mal abends verabreicht worden.

Für Menschen steht bisher fest: Die meisten Herzinfarkte ereignen sich zwischen sechs und sieben Uhr morgens. Dann ist der Blutdruck am höchsten, und die Herzkranzgefäße verkrampfen schneller. Darum sollten Kranke gefäßerweiternde Mittel morgens einnehmen.

Die Schmerzempfindlichkeit ist von Mitternacht bis in die frühen Morgenstunden am größten. Für Zahnarztbesuche empfiehlt sich daher der frühe Nachmittag. Eine Betäubungsspritze wirkt um acht Uhr morgens etwa 12 Minuten, um fünfzehn Uhr aber mindestens 30 Minuten lang. Asthmatiker leiden morgens zwischen fünf und sieben Uhr am meisten - dann, wenn die Nebennieren weniger Adrenalin ins Blut abgeben, der Anteil des krampflösenden Hormons Histamin aber gleichzeitig ansteigt.

Auch auf Kalorien reagiert der Körper zu verschiedenen Tageszeiten ganz anders. Prof. Halberg fand heraus: Wer nur morgens etwas isst, nimmt ab - wer stattdessen nur abends die gleiche Menge verzehrt, nimmt zu.

Säurehemmende Medikamente gegen Magengeschwüre wirken am besten, wenn sie schon um 18 Uhr eingenommen werden. 74 Prozent der Patienten, die so handelten, waren ihre Beschwerden nach 14 Tagen los. Von den Patienten aber, die sich an die Empfehlung der meisten Ärzte hielten, solche Präparate erst um 22 Uhr zu schlucken, wurde in dieser Zeit nur die Hälfte geheilt.

Joggen bringt am frühen Morgen viel weniger als nachmittags um 17 Uhr. Zur Zeugung empfehlen sich die frühen Morgenstunden - gegen fünf Uhr produzieren die männlichen Keimdrüsen besonders große Mengen des Sexualhormons Testosteron. Für das Kurzzeitgedächtnis sind die Vormittagsstunden, für das Langzeitgedächtnis die Nachmittagsstunden wichtiger. Schulkinder behielten einen Text, der um neun Uhr vorgelesen wurde, besser als einen anderen um 15 Uhr. Studenten erreichten den Höhepunkt ihrer Aufmerksamkeit erst am frühen Nachmittag - kurz nach Vorlesungsschluss.

Die Erkenntnis der Chronobiologie können künftigen Generationen nicht nur helfen, den besten Zeitpunkt für Untersuchungen und ärztliche Diagnosen, die Einnahme von Medikamenten und die Behandlung von Krankheiten zu finden - sie versprechen auch Abhilfe bei Problemen, die erst mit der modernen Welt entstanden: der gefahrträchtigen Müdigkeit von Schichtarbeitern und Weltreisenden.

Normalerweise erreicht der Mensch den ersten Höhepunkt seiner Leistungsfähigkeit nach ausreichender Nachtruhe morgens um sieben Uhr. In den Mittagsstunden fällt die Spannkraft spürbar ab, gegen 16 Uhr naht ein zweites Tageshoch. Nach 18 Uhr setzt Müdigkeit ein, die meist um 23 Uhr zur Bettschwere führt. Der absolute Nullpunkt liegt zwischen zwei und drei Uhr nachts – zu einer Zeit also, da viele Schichtarbeiter fit sein müssen.

Moore, Sulzman und Fuller fanden heraus: Manche Menschen können sich an Schichtarbeit mit der Zeit gewöhnen – andere nie. Und besonders bedrohlich wird es, wenn Arbeiter die Schicht wechseln: Der Atomunfall von Harrisburg 1979 geschah morgens um vier Uhr bei einer Belegschaft, die erst drei Tage zuvor auf Nachtdienst umgestellt hatte.

Weitere Erkenntnisse der Wissenschaftler: Als sie die Tag-und-Nacht-Rhythmen von Schmeißfliegen nach dem System von menschlicher Schichtarbeit veränderten, starben die Insekten früher als sonst. Sie büßten sechs Prozent ihrer Lebenszeit ein, auf menschliches Maß übertragen, wären das fünf Jahre.

Die Transkontinentalflüge schließlich bringen die verschiedenen Körperrhythmen durcheinander und setzen dadurch die Leistungsfähigkeit drastisch herab. Schon 1974, nach einem Absturz mit 107 Toten auf Bali, war festgestellt worden, dass die Crew zwar alle Ruhezeiten korrekt eingehalten hatte, aber innerhalb weniger Tage durch zwölf Zeitzonen gedüst war – mehr als genug, um Rhythmen und Reaktionen nachhaltig aus dem Gleichgewicht zu bringen.

In Tübingen, Dortmund und Köln befassten sich deutsche Chronobiologen auch mit einem Problem, das jeder kennt, der sonnabends und sonntags gern ausschläft: Da sich dabei der Schlaf-und-Wach-Rhythmus verändert, kommt man nach dem Wochenende in der Frühe nur schwer wieder in Schwung – und erlebt einen „blauen Montag“. Trotz aller wissenschaftlichen Bemühungen – bis heute gibt es noch kein Medikament dagegen, dessen Wirksamkeit wissenschaftlich nachgewiesen wäre. Die bisher erhältlichen Pillen gegen Jetlag werden von den Behörden als Nahrungsergänzungsmittel eingestuft, die allerdings den Hormonhaushalt durcheinander bringen können. Das einzig wirkocu empfohlene Rezept: Viel Wasser, wenig Alkohol, Nikotin oder Kaffee, und - Schlafen!

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