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News: An den Tag gekommen

Nicht auf die Sekunde genau, sondern mit einem gewissen Spielraum tickt unsere biologische Uhr in einem 24-stündigen Rhythmus. Lange Zeit blieb schleierhaft, wie der innere Schrittmacher mit dem Rest des Körpers kommuniziert. Nun kam durch Zufall ans Tageslicht, dass ein kleines Protein namens Prokineticin 2 als wichtiger Botschafter im Schlaf-Wach-Wechsel fungiert: Seine schwankenden Konzentrationen machen zumindest Ratten zu Nachtschwärmern und tagsüber schläfrig.
Haben Sie sich jemals gewundert, warum Sie manchmal automatisch morgens wach werden, bevor ihr Wecker Sie aus dem Schlaf reißt? Verantwortlich für dieses Phänomen ist unser innerer Zeitmesser, der relativ präzise auf einen 24-Stunden-Rhythmus geeicht ist. Gebettet ist der biologische Schrittmacher in einen bestimmten Gehirnbereich, den so genannten Nucleus suprachiasmaticus. Vor Ort befindet sich eine relativ kleine Schar von einigen 10 000 Nervenzellen, die lebenswichtigen Funktionen im ganzen Körper den Takt angeben und gleichzeitig sicherstellen, dass wir uns im Gleichklang mit der Außenwelt befinden.

Wie die Neuronen dies bewerkstelligen, blieb lange im Dunkeln. Eher zufällig als gezielt entdeckten nun Michelle Cheng und ihre Kollegen von der University of California in Irvine mit Prokineticin 2 (PK2) ein kleines Protein aus 81 Aminosäuren, das offenbar als Signalgeber der Zeit auftritt und direkt den Schlaf- beziehungsweise Wachheitszustand hervorruft. Als die Forscher bei Ratten und Mäusen den Ursprung von PK2 und eines nahe verwandten Moleküls, das glatte Muskeln im Magen und Darm kontrahieren lässt, bis zum Gehirn zurückverfolgten, machten sie eine unerwartete Entdeckung: Die Konzentration des Proteins war tagsüber mindestens 50-mal höher als nachts.

Basierend auf diesem Ergebnis vermuteten die Forscher, dass PK2 regulierend in die circadianen Rhythmen eingreift. Auch der Produktionsort des Proteins – der Nucleus suprachiasmaticus – sprach dafür. Doch wie wirkt jenes Molekül? Um eine Antwort auf diese Frage zu bekommen, injizierten die Wissenschaftler das Protein ins Gehirn nachtaktiver Ratten während der Dunkelheit – zu einem Zeitpunkt also, an dem die Konzentration von PK2 natürlicherweise sehr niedrig ist.

Und siehe da: Die Nager stellten ihre körperliche Aktivität nahezu ein. Ihre nächtliche Trägheit ähnelte ganz dem Verhalten, das sie gewöhnlich bei Helligkeit an den Tag legen. Offenbar unterdrückt PK2 also den Wachheitszustand und stellt somit einen wichtigen Übermittler des Tag-Nacht-Wechsels im Körper dar. Ungewiss ist jedoch noch, ob jenes Protein der einzige Regulator von circadianen Rhythmen ist oder ob es seiner Aufgabe Hand in Hand mit anderen Signalgebern nachgeht.

Anhand weiterer Forschungen wollen die Wissenschaftler nun auch klären, ob Prokineticin 2 eine Rolle bei anderen Verhaltensweisen spielt, die vom Tageslicht beziehungsweise der Dunkelheit beeinflusst werden. Und nicht zuletzt erhoffen sie sich neue Aufschlüsse, wie möglicherweise einst beim Menschen Schlafstörungen, die Symptome des Jet lag und der Nachtarbeit sowie anderer Krankheiten, die im Zusammenhang mit einem Defekt der inneren Uhr, gezielter behandelt werden können.

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