Die innere Uhr und unser Wohlbefinden

Das von diesem Gen produzierte Period Circadian Regulator Protein, kurz PER, beeinflusst die Aktivität zahlreicher weiterer Gene und sorgt auf diese Weise dafür, dass wir fit für den Tag werden: Unser Blutdruck und unsere Körpertemperatur erhöhen sich, unser Stoffwechsel kommt in Gang und unsere Muskeln stellen sich auf Aktivität ein. Zudem reguliert PER durch eine negative Rückkopplung seine eigene Produktion: Es blockiert die Wirkung von CLOCK und hemmt auf diese Weise das period-Gen. Mit fortschreitendem Tagesverlauf wird dadurch immer weniger PER hergestellt. So können wir am Abend zur Ruhe kommen. Zuvor herunterregulierte Gene produzieren das Schlafhormon Melatonin, Körpertemperatur, Blutdruck und Stoffwechselaktivität sinken wieder und unser Körper schaltet sich in den Ruhe- und Regenerationsmodus – bis am nächsten Morgen der Spiegel von PER weit genug gefallen ist und CLOCK uns wieder munter machen kann.

Wie die Experimente von Aschoff und vielen weiteren Forschenden gezeigt haben, funktioniert dieses System auch in der Abwesenheit äußerer Taktgeber. In Tierexperimenten ging Aschoff sogar noch weiter als bei seinen Bunkerversuchen: Er hielt Mäuse über Generationen hinweg unter dauerhaft gleichbleibenden Lichtverhältnissen. Dennoch zeigten sie einen regelmäßigen Tagesrhythmus – selbst wenn weder sie selbst noch ihre Eltern oder Großeltern jemals Tag und Nacht erlebt hatten. Auch in Versuchen, bei denen Mäuse in völliger Dunkelheit gehalten wurden, wiederholte sich das Muster ihrer Aktivitäts- und Ruhephasen regelmäßig alle 23,5 Stunden.

Anpassung an äußere Bedingungen

Doch sowohl für Mäuse als auch für Menschen gilt: Wenn wir nicht gerade in einem von der Außenwelt abgeschotteten Bunker oder Versuchslabor leben, passt sich unsere innere Uhr routinemäßig an die Umweltbedingungen an. Das merken wir beispielsweise bei einer Fernreise: Selbst bei einer Zeitverschiebung von vielen Stunden hat sich unser Körper nach wenigen Tagen an den neuen Rhythmus gewöhnt. Das funktioniert, weil die Regulation unsere zirkadianen Gene auch vom Licht gesteuert wird. Das über die Augen wahrgenommene Licht sorgt unter anderem dafür, dass mehr von dem Wachmacher-Protein PER produziert wird. Zudem verzögert das Licht die negative Rückkopplung, mit der PER seine eigene Produktion hemmt. Auf diese Weise können wir trotz Jetlag morgens wach werden, auch wenn für uns nach gefühlter Zeit noch Nacht wäre.

Für unsere Vorfahren hatte das den Vorteil, dass sie ihr Leben besser an das Tageslicht und an die jahreszeitlichen Schwankungen der Tageslänge anpassen konnten – insbesondere in höheren Breitengraden. Tatsächlich haben Studien gezeigt, dass mehrere Genvarianten, die es uns heute erleichtern, unsere innere Uhr mit dem Licht zu synchronisieren, wahrscheinlich ursprünglich von Neandertalern stammen. Diese Gene bestimmen auch über unseren sogenannten Chronotyp, also darüber, ob wir eher Morgen- oder Abendmenschen sind. Einigen Menschen, die als Lerchen bezeichnet werden, fällt es leicht, sich den äußeren Lichtverhältnissen anzupassen und morgens aus den Federn zu kommen. Dafür werden sie abends früh müde. Andere hingegen, die Eulen, bleiben morgens lieber länger im Bett und laufen erst im späteren Tagesverlauf zur Topform auf. Doch obwohl der Chronotyp genetisch bestimmt ist, ändert er sich typischerweise im Laufe des Lebens. Während Kinder meist Frühaufsteher sind, verschieben sich ihre Schlafens- und Aufstehzeiten im Jugendalter mehr und mehr nach hinten. Bei den meisten von uns kristallisiert sich erst als Erwachsene heraus, ob wir eher Lerchen, Eulen oder ein Mischtyp sind. Die einfachste Methode, den eigenen Chronotyp herauszufinden, besteht darin, die eigenen Schlafgewohnheiten zu beobachten. Doch auch medizinische Tests können Aufschluss geben. So können Forschende anhand von Haarproben inklusive Haarwurzel bestimmen, welche von der inneren Uhr gesteuerten Gene zum Zeitpunkt des Ausreißens gerade aktiv waren. Finden sich in der Probe beispielsweise viele mRNA-Blaupausen von Genen, die üblicherweise in der Nacht aktiv sind, obwohl das Haar morgens nach dem Aufstehen ausgerissen wurde, deutet das auf einen späten Chronotyp hin.

Die Kenntnis des eigenen Chronotyps hilft dabei, besser zu verstehen, warum wir zu unterschiedlichen Uhrzeiten unsere Leistungsspitzen erreichen. Im Idealfall können wir mit diesem Wissen sogar versuchen, unseren Alltag besser an den eigenen Chronotyp anzupassen. Bei Sportlern hat sich beispielsweise gezeigt, dass ihre Leistungen in Fitnesstests je nach Tageszeit um bis zu 26 Prozent variierte. Frühaufsteher erzielten die besten Ergebnisse am frühen Nachmittag, Nachteulen dagegen erst gegen Abend. Auch bei unseren kognitiven Fähigkeiten haben Studien einen Einfluss des Chronotyps belegt. Zu unserer jeweils individuell bevorzugten Tageszeit sind bestimmte Synapsen in unserem Gehirn aktiver, unsere neuronale Plastizität ist erhöht und wir können uns leichter Neues merken. Zu welchen Zeiten am Tag wir besonders gut lernen und arbeiten können, ist also von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Manche Unternehmen und sogar einzelne Schulen haben deshalb bereits Gleitzeitmodelle eingeführt, die dabei helfen sollen, die eigenen Arbeits- oder Schulzeiten in die individuell produktivsten Phasen zu legen.

Innere Uhr aus dem Takt

Doch solche Modelle sind bislang eher die Ausnahme als die Regel. In vielen Fällen geben uns die äußeren Umstände kaum eine Möglichkeit, im Einklang mit unserer inneren Uhr zu leben. So lassen sich viele Menschen Morgen für Morgen von einem Wecker aus dem Schlaf reißen und können sich nur am Wochenende oder im Urlaub gelegentlich den Luxus gönnen, aufzustehen, wenn sie von selbst wach werden, und schlafen zu gehen, wenn sie müde sind. Da der Takt unserer Gesellschaft überwiegend auf Frühaufsteher ausgelegt ist, beträgt die Diskrepanz zwischen den Schlafenszeiten im Alltag und am Wochenende insbesondere bei Nachteulen oft mehrere Stunden. Forschende sprechen in diesem Zusammenhang von einem „sozialen Jetlag“.

Das kann gravierende gesundheitliche Auswirkungen haben. Studien zeigen, dass Menschen, bei denen innere und soziale Uhr nicht im gleichen Rhythmus sind, mehr Kaffee, Alkohol und Tabak konsumieren als Personen, bei denen der innere und äußere Rhythmus weitgehend zusammenpassen. Auch viele Krankheiten wurden bereits mit einem Leben gegen die eigene innere Uhr in Verbindung gebracht – von Depressionen über Herz-Kreislauf- und Stoffwechsel-Erkrankungen bis hin zu Krebs. Als besonders gefährdete Gruppe gelten klassischerweise Menschen, die regelmäßig Schichtarbeit leisten müssen. „Neue epidemiologische Daten deuten jedoch darauf hin, dass mehr als 80 Prozent der Bevölkerung einen Lebensstil führen, der dem in Schichtarbeit ähnelt, und sie somit ein erhöhtes Risiko für chronische Krankheiten haben“, schreibt ein Team um Satchidananda Panda vom Salk Institute for Biological Studies im kalifornischen La Jolla 2018 in einer Übersichtsarbeit.

Therapie im individuellen Rhythmus

Panda und sein Team erforschen die molekularen Grundlagen der inneren Uhr und ihre gesundheitlichen Auswirkungen. Dabei sind sie bereits auf mehrere Ansatzpunkte gestoßen, wie die Medizin davon profitieren kann, die individuelle innere Uhr der Patienten zu berücksichtigen. „Die zirkadiane Medizin hat neue Dimensionen für wirksamere Krebsbehandlungen eröffnet“, erklären Panda und seine Kolleginnen 2024 im Fachmagazin Trends in Cancer. „Das Verständnis der zirkadianen Steuerung des Stoffwechsels kann dabei helfen, Therapien zeitlich auf die innere Uhr des Patienten abzustimmen, um unerwünschte Wirkungen zu verringern und die Wirksamkeit der Behandlung zu verbessern.“ Viele Chemotherapeutika wirken, indem sie Zellen angreifen, die sich gerade teilen. Im Optimalfall könnte die Therapie zu einem Zeitpunkt am Tag verabreicht werden, wenn sich die Krebszellen gerade viel teilen, gesunde Körperzellen hingegen möglichst wenig. Tatsächlich haben bereits Studien gezeigt, dass eine auf die innere Uhr abgestimmte Chemotherapie in manchen Fällen weniger Nebenwirkungen hervorruft und zugleich die Überlebensraten erhöhen kann.

Auch in anderen Bereichen erweisen sich Ansätze der sogenannten Chronomedizin als hilfreich. Beispielsweise wirken Medikamente zur Senkung des Cholestinspiegels, sogenannte Statine, besser, wenn sie abends statt morgens eingenommen werden. Grund dafür ist, dass die Bildung von Cholesterin in der Leber vor allem in der Nacht stattfindet – also am effektivsten gehemmt wird, wenn der Spiegel des Medikaments zu diesem Zeitpunkt hoch ist. Auch der Blutzuckerspiegel und die Insulinempfindlichkeit unserer Zellen schwanken im Laufe des Tages, abhängig von unserer inneren Uhr und unserer Nahrungsaufnahme. Das ist nicht nur für Diabetiker relevant. Denn je nachdem, wann wir eine Mahlzeit einnehmen, verwerten wir die darin enthaltenen Nährstoffe unterschiedlich. Beispielsweise nimmt die Insulinempfindlichkeit unseres Körpers zum Abend hin ab. Dadurch lassen Kohlenhydrate unseren Blutzuckerspiegel abends stärker ansteigen als früher am Tag und machen eher dick. Gerade für Menschen mit frühem Chronotyp empfiehlt es sich daher, die üppigste Mahlzeit früh am Tag einzunehmen. Bei Menschen mit spätem Chronotyp, deren innere Uhr zur morgendlichen Aufstehzeit oft noch auf Nacht steht, kann dagegen auch ein zu frühes Frühstück ungünstig sein.

Aufgrund der Vielzahl an Einflussfaktoren – darunter der individuelle Chronotyp, der Gesundheitszustand, Ernährungsgewohnheiten, Schlafrhythmen und weitere Lebensstilfaktoren – lassen sich kaum allgemeingültige Empfehlungen geben, welche Arten von Nährstoffen zu welcher Tageszeit am besten sind. Die Forschung zum Wechselspiel von innerer Uhr, Ernährung und Gesundheit steht noch vor vielen offenen Fragen. Die Hoffnung ist, irgendwann für jeden Menschen bestimmen zu können, wann welche Medikamente am wirksamsten sind und wie sich Ernährung und Bewegung optimal einsetzen lassen, um chronischen Krankheiten vorzubeugen. Bis dahin kann es zumindest nicht schaden, mehr auf die Rhythmen des eigenen Körpers zu hören – und sofern es der Alltag zulässt, Ernährung und Schlafenszeiten an die eigenen Bedürfnisse anzupassen. //