Uhrwerk des Lebens

Lock-In-Effekt: Hängt man zwei Pendeluhren nebeneinander, so werden sie innerhalb kurzer Zeit von selbst im gleichen Rhythmus pendeln – die Synchronizität spart Energie. Auch der menschliche Körper synchronisiert sich. Foto: inakiantonana/iStockphoto.com
Lock-In-Effekt: Hängt man zwei Pendeluhren nebeneinander, so werden sie innerhalb kurzer Zeit von selbst im gleichen Rhythmus pendeln – die Synchronizität spart Energie. Auch der menschliche Körper synchronisiert sich. Foto: inakiantonana/iStockphoto.com

 

Pflanzen, Tiere und Menschen leben in einem ständigen Zusammenspiel von äußeren Zeitgebern und körpereigenen Frequenzen. Ob diese „Symphonie des Lebens” harmonisch verläuft oder ob sich Diskrepanzen ergeben, davon kann auch die Gesundheit abhängen.

 Von Sigrun Saunderson

Alles pulsiert, schaukelt, schlägt, schwingt und wogt. Vom beständigen Jahreszeitenwechsel bis zum gleichmäßigen Zirpen der Grillen, von den Gezeiten der Meere bis zum einzelnen Herzschlag bestimmen zahllose Rhythmen das gesamte Leben. Sogar jede einzelne unserer Zellen pulsiert in ihrem eigenen Takt. Das noch junge Forschungsgebiet der Chronobiologie untersucht, welchen Einfluss diese Rhythmen auf uns haben, wie die zeitliche Organisation biologischer Vorgänge überhaupt zustande kommt und was die innere Uhr von Lebewesen antreibt.

 

Das Tageslicht allein ist es nämlich zum Beispiel nicht, das eine Pflanze zum Öffnen und Schließen ihrer Blätter bringt. Diese bewegen sich auch im ungefähren Tagesrhythmus auf und ab, wenn sie im Dauerdunkel stehen. Genauso halten auch Menschen, die von Außenwelt und Tageslicht abgeschottet in einem Bunker leben, mit ihren Körperfunktionen einen ungefähren 24-Stunden-Rhythmus aufrecht.

 

Wo liegt aber der Steuermechanismus für dieses innere Uhrwerk? Als sein Zentrum haben Forscher den Suprachiasmatischen Nucleus entdeckt, eine Zellansammlung nahe der Sehnervenkreuzung im Gehirn. Doch auch Zirbeldrüse, Hypophyse und verschiedene Gene sind an der Koordination der uns innewohnenden zyklischen Abläufe beteiligt. Zusätzlich haben einzelne Organe ihre eigene Zeitrechnung, die sich idealerweise an jener des Suprachiasmatischen Nucleus orientiert – was nahelegt, dass das Zusammenspiel unserer zeitlichen Abläufe nicht ganz unkompliziert verläuft.

 

Wäre Licht allein für unsere innere Uhr verantwortlich, würden wir uns problemlos nach einem Langstreckenflug an die Zeitumstellung anpassen. Weil sich aber unser gesamtes internes System aus unterschiedlichen Rhythmen auf die veränderten Tageszeiten umstellen muss, braucht es meist mehrere Tage und viel Energie, bis das innere Uhrwerk wieder rund läuft, der Grund für den Jetlag. Je mehr Zeitumstellungen ein Mensch durchmacht, desto anstrengender ist das für den gesamten Organismus. Andauernde Schichtwechsel bei Schichtarbeitern können sogar zum dauerhaften Chaos in der zeitlichen Abstimmung der Körperfunktionen führen und nicht selten auch zu schweren Erkrankungen, sagt Maximilian Moser vom Institut für Physiologie der Medizinischen Universität Graz. Er gilt als einer der Pioniere der Chronobiologie und hat die ersten Forschungen rund um das österreichische Weltraumprojekt Austromir gemacht.

 

Auch das ständige Ignorieren der natürlichen Tag-Nacht-Wechsel ist auf Dauer schädlich. „Der Mensch ist von seiner Grundstruktur her tagaktiv, auch wenn wir uns nicht immer so verhalten”, erklärt Wolfgang Marktl, Chronobiologe und Präsident der Wiener Internationalen Akademie für Ganzheitsmedizin (GAMED). „Daher hat der Schlaf während des Tages nicht denselben Erholungswert wie in der Nacht.”

Allerdings haben nicht alle Menschen innerhalb derselben Zeitzone identische innere Zeitabläufe. Während die sogenannten „Lerchen” schon in aller Früh zu Höchstleistungen fähig sind, kommen die „Eulen” erst im Laufe des Vormittags in die Gänge. Dafür sind sie abends noch leistungsfähig, wenn die Frühaufsteher bereits im Bett liegen. Wer ständig entgegen seiner eigenen Veranlagung lebt, schwächt daher seine Rhythmizität, ähnlich wie ein Schichtarbeiter.

 

Intervalle innerhalb von Intervallen

Das Tageslicht wirkt als vielleicht wichtigster äußerer Zeitgeber, auf jeden Fall ist es aber der am besten erforschte. Daneben beeinflussen auch andere äußere Impulse unsere interne zeitliche Organisation: Temperaturunterschiede, Jahreszeiten aber auch unsere Sozialroutine und Essgewohnheiten. Die Intervalle, in denen sich bestimmte Abläufe im Körper ereignen, reichen von Millisekunden innerhalb der einzelnen Zelle bis zu mehreren Jahren. Der Tagesrhythmus ist dabei der für den Menschen prägnanteste. An ihm orientieren sich Schlafen und Wachen, die Körpertemperatur sowie Ernährung und Verdauung. Aber auch Elektrolythaushalt, Hormonproduktion und Herzfrequenz verändern sich im 24-Stunden-Takt. Das Hormon Melatonin macht uns ab 21 Uhr schläfrig und wird morgens wieder abgeschaltet, um Platz zu machen für Cortisol und Testosteron, die sowohl Appetit als auch andere für die Tagesaktivität wichtigen Körperfunktionen anregen.

 

Innerhalb dieser 24 Stunden laufen viele Funktionen in kürzeren Zeitabständen ab. Tiefschlaf- und Traumphasen wechseln in 90-Minuten-Intervallen, die Verdauung arbeitet im selben Rhythmus. Auch unsere beiden Gehirnhälften schwanken in ihrer Aktivität im 90-Minuten-Takt. Arbeitet die linke Gehirnhälfte gerade auf Hochtouren, lässt sich hochkonzentrierte Kopfarbeit besser bewältigen. Erreicht die rechte Gehirnhälfte ihr Leistungshoch, so wird logisches Denken schwierig. Stattdessen fallen Kreativität und Phantasie leichter.  Die Cortisolausschüttung geschieht in regelmäßigen Schüben sieben- bis zehnmal am Tag. Auch der Rhythmus von Herzschlag und Atmung ist nicht konstant, sondern regelmäßigen Schwankungen unterworfen. Herzfrequenz und Blutdruck steigen morgens bereits vor dem Aufwachen an, sinken gegen Mittag und steigen dann im Laufe des Nachmittags bis zum Abend nochmals an. Wärend des Schlafs sinken sie zwar, im gesunden Menschen zeigen sie aber auch dann regelmäßige Schwankungen parallell zu den Schlafphasen.

 

Andere Abläufe finden über längere Zeiträume statt. Die sieben Tage der Woche geben uns von außen einen Takt zwischen Arbeit und Freizeit vor. Ungefähr alle sieben Jahre macht der Mensch einen wesentlichen Entwicklungsschritt: Vom Kleinkind zum Schulkind, durch die Pubertät zum Erwachsenen. Auch der Zahnwechsel findet in diesen Intervallen statt.

 

Chaos macht krank

Wozu ist das Wissen über diese zeitlichen Abläufe gut? Alle diese Rhythmen stehen miteinander in Verbindung und stimmen sich im gesunden Menschen ständig aufeinander ab, erklärte Moser zuletzt bei einem Vortrag des Forum Integrativmedizin in Wien. Eine gesunde Harmonie im Sinne der Chronobiologie entsteht dann, wenn die körpereigenen Rhythmen synchron zusammenarbeiten und zusätzlich an die äußeren Zeitgeber angepasst sind. So wurde nachgewiesen, dass zum Beispiel Herzschlag und Atmung nach jeweils rund vier Zyklen einander treffen, um dann wieder in ihrem eigenen Rhythmus weiterzupulsieren. „Die so erreichte Synchronisierung spart offensichtlich Energie, genau wie zwei Pendeluhren, die ihre Schläge synchronisieren, wenn sie an derselben Wand hängen”, schreibt Moser in seiner großen Studie „The Symphony of Life“. Sind umgekehrt unsere inneren Rhythmen aus dem Takt geraten oder laufen innere Uhr und äußere Taktgeber nicht synchron, so steigt das Risiko zu erkranken, meinen Marktl und Moser unisono: „Wir sprechen von der Zeitstruktur eines Lebewesens im Gegensatz zu seiner morphologischen Struktur. Wir sind uns viel zu wenig dessen bewusst, dass ein Fehlverhalten in der Zeitstruktur Krankheiten begünstigen kann.” Marktl wünscht sich, dass die Erkenntnisse der Chronobiologie stärker in der Medizin berücksichtigt werden. „Praktisch alle gemessenen Laborwerte haben rhythmische Schwankungen.” Sie verändern sich nicht nur innerhalb von 24 Stunden, sondern zusätzlich auch im Jahresrhythmus. So sei zum Beispiel die Cholesterinkonzentration im Plasma im Herbst und Winter höher als im Frühling und Sommer.

 

Alles im Körper ist ständiger Dynamik unterworfen – eine Tatsache, die in der medizinischen Diagnostik kaum berücksichtigt wird. Lediglich EKG und Blutdruckmessungen werden auch über 24 Stunden durchgeführt. Jeder Laborwert und jedes Röntgenbild stellen jedoch immer nur eine Momentaufnahme dar. Dabei ortet Marktl in der Beobachtung der individuellen Dynamik neue Möglichkeiten der Früherkennung. „Der Organismus versucht Störungen zunächst über seine zeitlichen Abläufe zu kompensieren. Erst wenn das nicht mehr funktioniert, wird der Wert konstant zu hoch oder zu niedrig. Störungen der Rhythmizität zeigen daher viel früher den Beginn einer Krankheit an als die Höhe der Laborwerte.”

 

Chronobiologen unterscheiden zwischen stabilen Rhythmen, wie Ausschüttung von Melatonin und Cortisol, die durch äußere Einflüsse nur schwer verändert werden können, und instabilen Rhythmen, die mit dem Schlaf-Wach-Verhalten des Einzelnen zusammenhängen. Diese können leicht an wechselnde Zeitschemata angepasst werden. Da jedoch alle Rhythmen miteinander gekoppelt sind, bedeutet zum Beispiel ein unregelmäßges Schlaf-Wach-Muster schließlich auch Unregelmäßigkeiten bei den Körperfunktionen.

 

„Wenn wir unsere Zeitstruktur überbeanspruchen, kommt es zu Krankheiten”, so Marktl. Dies bestätigen Untersuchungen an Schichtarbeitern. Sie haben ein erhöhtes Risiko, an Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu leiden. Eine aktuelle spanische Studie findet einen Zusammenhang zwischen einer gestörten Rhythmizität und dem metabolischen Syndrom. Auch bei Burnout- und Krebspatienten lassen sich Störungen der biologischen Rhythmen feststellen, was dazu führte, dass die WHO Nachtschichtarbeit als mögliches Krebsrisiko anerkannte. „Viele Körperrhythmen treten besonders deutlich während des Schlafs auf”, erklärt Moser, der an der Medizinischen Universität Graz entsprechende Untersuchungen macht. „In dieser Zeit findet beim gesunden Menschen eine feine zeitliche Abstimmung der Tätigkeit von Immunfunktion, antioxidativen Entgiftungsstoffen und Immundämpfung statt. Sie sorgt dafür, dass einerseits im Körper immer wieder entstehende Krebszellen entfernt werden, andererseits aber durch die vom Immunsystem erzeugten Stoffe keine vorzeitige Alterung des gesunden Gewebes ausgelöst wird, die wiederum zu einem verstärkten Auftreten von Krebszellen führen würde. Gesunder und rhythmisch koordinierter Schlaf ist also sicher eine hervorragende Prävention von Krebserkrankungen.”

 

Innere Uhr und Gesundheit

Lange bevor sich Wissenschaftler der Chronobiologie widmeten, entdeckten Ärzte über die Jahrhunderte auch in den Krankheiten selbst eine rhythmische Dynamik. Da die Körperfunktionen zeitliche Rhythmen aufweisen, ist es nur logisch, dass auch bestimmte Krankheiten von der Tages- oder Jahreszeit abhängen. Depressionen häufen sich nicht nur während der dunklen Wintermonate. Ihre Symptome sind auch am Morgen stärker als am Abend. Sowohl Asthma als auch Angina pectoris verschlimmern sich während der Nacht bis in den frühen Morgen. Gicht verursacht abends und nachts stärkere Beschwerden als in der Früh. Herzinfarkt und Schlaganfall häufen sich eindeutig in den Morgenstunden - jener Zeit, zu der der Blutdruck rasch ansteigt. Und auch Geburt und Tod finden zu bevorzugten Tages- und Jahreszeiten statt: Die meisten Geburten fallen in die Zeit um 3 Uhr morgens und häufen sich deutlich in den Frühlingsmonaten März bis Mai, während die wenigsten Babys im Oktober zur Welt kommen. Der Tod tritt vorwiegend in den frühen Morgenstunden und von Februar bis April ein. Im August und Dezember sterben wir laut Statistik nur ungern.

 

Der Zeitpunkt macht den Unterschied

Die Erkenntnisse aus der Chronobiologie sind wertvolle Hinweise für Medizin und Pharmakologie und werden in Einzelfällen auch mit einer zeitlichen Abstimmung mancher Therapien berücksichtigt. Bestimmte Wirkstoffe werden zu verschiedenen Tageszeiten unterschiedlich schnell abgebaut. Daraus versuchen Pharmakologen die optimalen Einnahmezeiten für Medikamente zu bestimmen. Kortisonhaltige Mittel verursachen zum Beispiel morgens eingenommen weniger Nebenwirkungen, da zu dieser Tageszeit üblicherweise auch das körpereigene Kortison ausgeschüttet wird. Die meisten Asthmamittel wie Antihistaminika sollen abends eingenommen werden, weil Asthma-Attacken nachts am häufigsten auftreten.

 

Besonders bei Blutdruckmitteln ist der Zeitpunkt der Einnahme ausschlaggebend für ihre Wirkung. Idealerweise senken sie den Blutdruck dauerhaft über 24 Stunden, erhalten gleichzeitig aber einen gesunden Schwankungsrhythmus des Blutdrucks. Hochdruckpatienten erhalten daher oft mehrere Medikamentengaben über den Tag verteilt.

 

Um nicht nur Momentaufnahmen, sondern die individuellen Schwankungen des Blutdrucks zu beurteilen, werden Patienten über 24 Stunden an ein Messgerät angeschlossen. Dabei ist nicht nur die Höhe des Blutdrucks entscheidend. Auch die Rhythmizität wird beurteilt: Ist diese gestört, so gilt dies als erhöhter Risikofaktor für Bluthochdruck aber auch Nierenschäden, Diabetes und sämtliche endokrine Erkrankungen.

 

Bestandteil der Gesundheitsvorsorge

Geht es nach den Chronobiologen, ist die Pflege des inneren Uhrwerks ein wichtiger Bestandteil der Gesundheitsvorsorge. Dazu gehören regelmäßige Essens- und Schlafenszeiten, Ruhepausen und möglichst wenige große Zeitumstellungen. Wer Phasen der Müdigkeit mit Kaffee oder sonstigen Muntermachern überbrückt, versagt Körper und Geist Zeit für die Synchronisierung. Auch künstliches Licht, kontrollierte Raumtemperaturen und zu wenig Aufenthalt im Freien unterdrücken die natürlichen Rhythmen und können auf Dauer das innere Uhrwerk stören.

 

Viele komplementäre Therapien wirken gezielt auf die Körperrhythmik ein, wie europäische und asiatische Atemtherapien, Musik- und Tanztherapien sowie die Rhythmische Massage. Auch Klangtherapien bedienen sich verschiedener Frequenzen, die ja wiederum aus winzigen gleichmäßigen Schwingungen bestehen, die auf den Körper übertragen werden. Sogar das jahrtausendealte gregorianische Psalmengebet soll eine Form der Atemtherapie sein, die das Herz in die richtige Schwingung bringen soll. Selbst Rosenkränze oder Mantren geben Rhythmen vor.

 

Sie alle gab es schon, bevor die Chronobiologie als eigene Wissenschaft anerkannt war. Bisher kaum erforscht, könnten solche Therapieformen allerdings bald etwas wissenschaftlichen Hintergrund bekommen. Eine 2004 veröffentlichte österreichisch-deutsche Studie (Cysarz, von Bonin, und andere) kommt sogar zu dem originellen Schluss, dass das Rezitieren von Gedichten mit Hexameter-Reimen Herz- und Atemfrequenz optimal synchronisiert.

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