Der Rhythmus des Lebens

Zeitumstellung. Jeden Frühling und Herbst heißt es von Neuem: Zeit umstellen um eine Stunde! Im Herbst freuen wir uns über eine Stunde mehr Schlaf, müssen sie im Frühjahr aber widerwillig wieder abgeben. Mittlerweile hat die Diskussion um die Zeitumstellung die Öffentlichkeit und das europäische Parlament erreicht. Es wird über die Auswirkungen auf unseren Körper und unsere Psyche berichtet und debattiert. Aber macht diese eine Stunde wirklich so einen großen Unterschied? Kommt dabei unser biologischer Rhythmus tatsächlich aus dem Takt? Welche Rolle spielt überhaupt der Faktor Zeit in unserem menschlichen Organismus? Da wären wir in der Wissenschaft der Chronobiologie angelangt, dessen Erkenntnisse in den letzten Jahren immer mehr Aufmerksamkeit gefunden haben und dennoch in der Arbeitswelt und im Gesundheitswesen zu wenig Beachtung finden.

Von Mimosen und Bunkern

Im 18. Jahrhundert beobachtete Jean Jacques d’Ortous de Mairan, ein französischer Geophysiker (1678 – 1771), bei Mimosen eine Bewegung der Blätter in Abhängigkeit von der Tageszeit: Am Tag hoben sich die Blätter und in der Nacht senkten sie sich. 1729 unternahm er ein Experiment, in dem er die Mimosen völliger Dunkelheit aussetzte und die Bewegung der Blätter beobachtete. Die Pflanzen hielten die tägliche Rhythmik mit einer gewissen Ungenauigkeit bei, und der erste endogene (aus sich kommende) Rhythmus war entdeckt.

Ab 1963, also über 200 Jahre später, in Andechs, einem Ort südwestlich von München, führte Jürgen Aschoff (1913 – 1998), deutscher Biologe und Verhaltensphysiologe, »Bunkerexperimente« mit Studenten durch. Dabei verbrachten die Studenten teils mehrere Wochen in einem alten schalldichten Wehrmachtsbunker und später in einem eigens für solche Experimente gebauten »Bunker« ohne Zeitmesser und Einflüsse von außen. Die Probanden bestimmten die Wach-, Schlaf- und Essenszeiten selbst. Dabei hielten die insgesamt 300 Versuchspersonen über Monate lang einen inneren Tag-Wach-Rhythmus mit einer mittleren Periodendauer von 24,86 Stunden aufrecht. Diese Versuche deuteten auf die Existenz einer »inneren Uhr« hin, die ohne äußere Einflüsse (Zeitgeber) einen eigenen Rhythmus generieren kann. 

Zusammen mit Erwin Brünning (1906 – 1990), Colin Pittendrigh (1918 – 1996) und anderen ist Aschoff der Mitbegründer der Chronobiologie, die sich mit der zeitlichen Organisation von biologischen Systemen und Prozessen befasst und deren Gesetzmäßigkeiten auf verschiedenen Ebenen eines Organismus erforscht. 2017 wurden die Wissenschaftler Jeffrey Hall, Michael Rosbash und Michael Young für ihre Entdeckungen hinsichtlich der Genetik der inneren Uhr mit dem Nobelpreis für Medizin und Physiologie ausgezeichnet. Die Chronobiologie wurde dadurch erneut in den Blickpunkt der Öffentlichkeit gerückt. 

Ein großer Uhrenladen

Wie verschiedenste Experimente belegen konnten, gibt es eine »innere Uhr« in unserem Körper, die die zeitlichen Abläufe der biochemischen Prozesse steuert. Dabei handelt es sich aber nicht um eine homogene und zentrale Uhr, die sich irgendwo in unserem Körper befindet. Vielmehr besitzt jede Zelle mindestens eine innere molekulare Uhr mit der Fähigkeit, eigene Rhythmen zu erzeugen. Somit verfügt jedes Organ und der menschliche Organismus als Ganzes über eine »innere Uhr«, die aus Billionen von Einzeluhren besteht. Die Basis dafür bilden bestimmte Gene. Zu Beginn der Forschungen ist man von 8-9 Genen ausgegangen, die damit beschäftig sind, die innere Tagesrhythmik der Zellen zu ermöglichen. 2010 kam man zu dem Schluss, dass es fast kein Gen gibt, das nicht auch chronobiologisch abgestimmt ist.

Die Periodenlänge der verschiedenen Rhythmen in unserem Organismus, die durch diese Uhren gesteuert werden, kann von (Milli)Sekunden (Nervenaktion; Blutdruckrhythmik: 5 Sekunden Anstieg, 5 Sekunden Abfall) bis Wochen (Fruchtbarkeitsrhythmus der Frau) dauern. Hier sei besonders der zirkadiane Rhythmus erwähnt, bei dem es sich um eine Periode von zirka 24 Stunden handelt (lat. circa = etwa, dies = Tag). Diese rhythmischen und immer wieder auftretenden Vorgänge betreffen den ganzen Organismus wie Herz, Nieren, Leber, Hormonhaushalt, Stoffwechsel, Muskelspannung, Konzentration, Blutdruck und Körpertemperatur. Selbst das Schmerzempfinden ändert sich über den Tag mit einem Maximum um 0-3 Uhr – weshalb in der Nacht Schmerzmittel schlecht anschlagen –, und einem Minimum am Nachmittag, wo Schmerzen besser toleriert werden können. Ebenso treten Krankheiten wie Herzinfarkte oder Schlaganfälle zu bestimmten Zeiten gehäuft auf.

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