Nach einer Zeitverschiebung gerät die Innere Uhr aus dem Takt, weil sich nicht alle beteiligten Nervenzellen im Gehirn gleich schnell auf den neuen Tagesrhythmus einstellen: Ein Teil der Neuronen passt sich sofort an die veränderten Lichtverhältnisse an, während ein zweiter Teil erst nach einigen Tagen den neuen Rhythmus aufnimmt. Das haben niederländische Forscher bei Versuchen mit Ratten entdeckt. Die unterschiedlichen Anweisungen, die die zeitlich gegeneinander verschobenen Nervensignale an Gehirn und Stoffwechsel senden, verursachen beispielsweise den Jetlag nach einem Transatlantikflug.
Der Haupttaktgeber der Inneren Uhr, die den Tag- und Nachtrhythmus des Stoffwechsels kontrolliert, befindet sich wahrscheinlich in einem Gehirnbereich namens suprachiasmatischer Nucleus (SCN). Die Neuronen in diesem Areal können nach ihrer Anordnung in zwei Gruppen eingeteilt werden: die oberen und die unteren Nervenzellen. Diese Schrittmacherzellen spielen eine Schlüsselrolle beim Anpassen der Inneren Uhr an veränderte Hell- und Dunkelzyklen, wie sie beispielsweise im Winter und im Sommer oder nach einer Reise in eine andere Zeitzone herrschen. Wie die Neuronen jedoch Uhr und Lichtzyklus synchronisieren, war bislang unbekannt.
Um diese Frage zu klären, setzten Studienleiter Henk Albus und seine Kollegen ihre Testratten einem um sechs Stunden verschobenen Tagesbeginn aus und beobachteten, wie die Tiere auf diese Veränderung reagierten. Das Ergebnis: Die Synchronisation der Taktgeberneuronen im SCN verläuft offenbar nicht gleichmäßig und Schritt für Schritt, sondern in zwei Stufen.
Die unteren SCN-Neuronen reagieren sofort auf die neuen Lichtverhältnisse und stellen ihren Rhythmus innerhalb kürzester Zeit um. Ganz anders die oberen Neuronen: Sie reagieren nur indirekt auf die Veränderung und warten, bis sie von den unteren Neuronen den Befehl bekommen, sich ebenfalls umzustellen. Diese Anpassung dauert bis zu sechs Tage, berichten die Wissenschaftler. Der Schlüsselfaktor dieser Kopplung ist der Botenstoff Gamma-Aminobuttersäure (GABA). Er überträgt die Befehle der unteren, lichtgesteuerten Neuronen an die oberen Nervenzellen.
Die Ergebnisse der Forscher könnten in Zukunft helfen, die unangenehmen Auswirkungen des Jetlags zu vermindern. Möglicherweise könnten auch Therapien gegen Krankheiten wie beispielsweise Depressionen entwickelt werden, die zum Teil auf einer Störung der Inneren Uhr basieren.
Henk Albus (Universität Leiden) et al.: Current Biology, Bd. 15, S. 886
ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
