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Chronobiologie: Temperatur als Taktgeber für circadiane Rhythmen

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Die zentrale innere Uhr | Der hier als Schattenriss dargestellte suprachiasmatische Nukleus (SCN), der sich in einer Hirnregion namens Hypothalamus befindet, steuert die Tag-Nacht-Rhythmen von Körperfunktionen. Das geschieht nach jüngsten Erkenntnissen über von ihm erzeugte Temperaturänderungen, die in der Graphik durch unterschiedlich gefärbte Kacheln im Hintergrund angedeutet sind.
Bei Säugetieren steuert eine zentrale innere Uhr, die sich an den Lichtverhältnissen orientiert, sämtliche körperlichen Rhythmen. Blutdruck, Herzschlag, Ausschüttung von Hormonen und viele andere Körperfunktionen schwanken periodisch im Verlauf eines Tag-Nacht-Zyklus. Angesiedelt ist der zentrale Taktgeber, wie man schon länger weiß, im so genannten suprachiasmatischen Nukleus (SCN), einer kleinen Hirnregion. Aber wie schafft er es, die Rhythmen einzelner Organe – die peripheren Uhren – aufeinander abzustimmen? Das war bisher unklar.

Die Frage lässt sich nur schlecht an lebenden Tieren untersuchen, weil deren Verhalten von vielen äußeren Faktoren abhängt. Ein Team um Ethan Buhr von der Northwestern University in Evanston (Illinois) verwendete deshalb in Kultur gehaltene Zellen von Mäusen, die genetisch so verändert waren, dass sie im Takt der jeweiligen inneren Uhr leuchteten (Biolumineszenz). Frühere Untersuchungen hatten bereits darauf hingewiesen, dass sich Temperaturschwankungen auf die Rhythmen einzelner Gewebe auswirken. Buhr und seine Kollegen konnten das nun für Zellen aus Organen wie der Lunge oder der Leber bestätigen. Deren Aktivität passte sich innerhalb weniger Tage an den Takt der Temperaturschwankungen an. Für die Zellen aus dem SCN galt das jedoch nicht. Sie reagierten nur auf Lichtänderungen.

Die Forscher schließen daraus, dass der SCN die peripheren Rhythmen über von ihm erzeugte Schwankungen der Körpertemperatur aufeinander abstimmt. Wäre die „Steuerzentrale“ gleichfalls temperaturabhängig, hätte das ein großes Durcheinander zur Folge – mehr noch als beim schlimmsten Jetlag.

Manuela Kuhar

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