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Biorhythmus: Innere Uhr tickt anders

Innere UhrLaden...
Der zirkadiane Rhythmus der Menschen könnte gänzlich anders gesteuert werden als bislang gedacht, meinen Forscher um Daniel Forger von der University of Michigan in Ann Arbor und Hugh Piggins von der University of Manchester. Sie hatten Zellen aus dem suprachiasmatischer Nukleus (SCN) des Gehirns untersucht, wo die so genannte innere Uhr von Säugetieren gestellt wird.

Im SCN befinden sich sowohl Uhrzellen als auch Nichtuhrzellen: In der Vergangenheit hatten die Forscher unterschiedliche elektrische Signale des SCN im Lauf des Tags aufgefangen, die ihnen einen offensichtlich falsches Bild der Tagesaktivität vermittelten. Nun gelang es Piggins Team jedoch, die beiden Zelltypen voneinander zu trennen, indem sie aus Mäusehirnen nur die Uhrzellen herausfilterten, die das Gen per1 exprimieren, und zeichneten deren elektrische Aktivität auf.

Das Ergebnis überraschte: Während des Tags sind die Uhrzellen elektrisch erregt, feuern aber nicht. Wie die Biologen feststellten, sind die Neurone sogar so extrem aktiviert, dass sie nicht mehr normal mit anderen Zellen kommunizieren konnten. Sie erreichen dabei derart hohe Anregungszustände, bei denen andere Nervenzellen bereits absterben. Austausch mit dem restlichen Körper geschieht dagegen nur während kurzer Zeit in der Morgen- und Abenddämmerung, wenn die Uhrzellen feuern und dem Rest quasi die Zeittaktung vorgeben. Während der Nacht sind sie dagegen völlig ruhig – ein Ergebnis, das ein zuvor von den Biologen entwickeltes mathematisches Modell vorhergesagt hatte.

Bislang vermuteten die Forscher, dass diese Neurone tagsüber schnell feuern und sich nachts verlangsamen, aber nicht völlig stillstehen – also ein völlig anderes Muster als jenes, das sich jetzt nachweisen ließ. Inaktive per1-Zellen galten zudem als beschädigt oder sogar tot; nun weiß man, dass sie sich normal verhalten. Regelkonform arbeiten dagegen die Nichtuhrzellen des SCN: Sie sind tagsüber aktiver als nachts.

Obwohl diese Ergebnisse aus Mäusezellen gewonnen wurden, ließen sie sich auf den Menschen übertragen, so Daniel Forger, einer der Koautoren: Die Funktion der inneren Uhr laufe bei allen Säugetieren gleich ab. Mit ihren neuen Erkenntnissen hoffen die Wissenschaftler, dass es bald besser möglich ist, die Zeittaktung des Menschen medikamentös einzustellen – etwa bei Schlafproblemen oder wenn sie durch lange Flugreisen durcheinandergeraten ist. (dl)
41. KW 2009

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 41. KW 2009

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  • Quellen
Belle, M. et al.: Daily Electrical Silencing in the Mammalian Circadian Clock. In: Science 326, S. 281–284, 2009.

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