Chronobiologie: Gegen die Uhr

Dominic Landgrafs innere Uhr ist gerade etwas aus dem Takt. „Ich bin heute um 5.15 Uhr aufgestanden“, sagt er, rückt seine Brille zurecht und stellt einen Becher Kaffee auf den Tisch. Schlafstörungen? Forschungsexperiment? Morgenmensch? Er schüttelt den Kopf: „Wir haben zwei kleine Kinder, die oft sehr früh wach sind.“ Mit dem Familienleben hat sich ein Stück seiner Forschungsarbeit in den Alltag geschlichen. Landgraf hat am eigenen Leib erfahren, wie anstrengend es ist, wenn der zirkadiane Rhythmus aus dem Gleichgewicht gerät. „Zum Glück war ich schon vorher eher ein Morgenmensch, deshalb habe ich mich recht schnell angepasst.“

Der zirkadiane Rhythmus ist das, was oft als innere oder biologische Uhr bezeichnet wird. Er steuert körpereigene Prozesse wie Schlaf, Temperatur, Hunger, Verdauung, Stoffwechsel- und Hormonaktivität ungefähr im 24-Stunden-Rhythmus. „Ich finde äußerst faszinierend, wie umfassend sein Einfluss ist“, sagt der Biologe, „seien es ganze Ökosysteme oder einzelne Individuen, Organe, Zellen oder Moleküle – auf jeder Ebene tickt unsere innere Uhr mit.“

Ohne Timing fehlt die Ordnung

Tatsächlich wären wir ohne diesen Taktgeber ziemlich aufgeschmissen: Ständig müssten wir spontan auf Ereignisse reagieren, die sich jeden Tag wiederholen. Unvorbereitet zu sein, wäre stressig und ineffizient, zudem würden sich viele Prozesse in die Quere kommen, die eigentlich nicht gleichzeitig ablaufen sollten. „Das Stresshormon Cortisol etwa muss tagsüber erhöht sein und würde uns abends vom Einschlafen abhalten. Hingegen darf das Schlafhormon Melatonin nur in der Nacht ansteigen und würde uns tagsüber müde machen“, erklärt Landgraf. Doch weil der Körper weiß, wann ungefähr wir schlafen, essen oder aufmerksam sein müssen, orchestriert er die Hormone und Abläufe entsprechend. Aus dem gleichen Grund sind nachts andere Hirnareale aktiv als tagsüber. „Es ist evolutionär also sehr vorteilhaft, dass wir über eine innere Uhr verfügen“, so Landgraf.

»Es ist evolutionär also sehr vorteilhaft, dass wir über eine innere Uhr verfügen.«

Dominic Landgraf

Und wie findet der Körper seinen Rhythmus? Die wichtigsten täglichen Taktgeber sind Licht und Dunkelheit sowie Mahlzeiten, aber auch körperliche Aktivität. Langfristig können Alter und Lebensumstände (wie beispielsweise früh aufwachende Kinder) unsere innere Uhr beeinflussen.

Diese Uhr ist mittlerweile gut erforscht: Der suprachiasmatische Nukleus, unser Haupt-Taktgeber im Gehirn, ist ebenso bekannt wie die sogenannten Uhrengene, die den zirkadianen Rhythmus auf molekularer Ebene steuern. Ihre Entschlüsselung wurde 2017 mit dem Nobelpreis für Medizin gewürdigt. Was also gibt es noch zu erforschen? „Eine ganze Menge“, sagt Landgraf, den vor allem zwei Aspekte interessieren: Die gesundheitlichen Folgen eines gestörten zirkadianen Rhythmus und wie man diesen therapeutisch stabilisieren kann.

Chronotherapie – ein unterschätzter Ansatz

Dass Chronotherapien wirksam sein können, ist schon lange bekannt. Warum das so ist und was genau dabei im Körper passiert, ist hingegen weitgehend unerforscht. Bisher ist das Wissen darüber eher anekdotisch. „Das mindert die Akzeptanz solcher Therapieansätze in der Medizin“, erklärt Landgraf. Oft würden sie nicht ernst genommen oder gar als esoterisch abgetan. Genau das will er mit seiner Arbeit ändern. „Mein Ziel ist, dass mehr Forschung im klinischen Alltag und damit bei den Patientinnen und Patienten ankommt.“ Der Biologe ist überzeugt: Der zirkadiane Rhythmus ist ein therapeutischer Hebel mit gewaltigem Potenzial.

»Mein Ziel ist, dass mehr Forschung im klinischen Alltag und damit bei den Patientinnen und Patienten ankommt.«

Dominic Landgraf

Diese Annahme stützen zahlreiche Daten. Sie zeigen, dass Störungen des zirkadianen Systems das Risiko für Krankheiten wie Krebs, Diabetes, Depressionen, Adipositas und Bluthochdruck erhöhen. Schichtarbeiter oder genetisch vorbelastete Menschen sind diesbezüglich besonders gefährdet, Erstere haben zum Beispiel ein fünffach erhöhtes Risiko für Übergewicht und Typ-2-Diabetes. „Interessant ist auch, dass psychische und metabolische Erkrankungen oft zusammen auftreten – etwa Depressionen, Übergewicht und Diabetes.“

Genau solche Krankheitspakete haben er und sein Team genauer unter die Lupe genommen, zunächst im Labor. In Tierversuchen konnten sie bestätigen, dass Mäuse mit ausgeschalteten Uhrengenen oder einem manipulierten Tag-Nacht-Rhythmus eher zu Verhalten, welches an Depressionen erinnert, Übergewicht und Diabetes neigen als Artgenossen mit intaktem zirkadianem Rhythmus. Wurden die Gene wieder aktiviert oder das Licht mit dem Tag-Nacht-Rhythmus synchronisiert, besserten sich die Symptome oder verschwanden ganz. „Je mehr Rhythmen wir zurückgebracht haben, desto besser ging es den Mäusen“, fasst Landgraf zusammen.

Mit Struktur gegen Krankheiten

Mittlerweile hat seine Emmy-Noether-geförderte Nachwuchsgruppe auch zwei Pilotstudien mit Menschen durchgeführt. Die Ergebnisse sind vielversprechend: In der ersten wurde untersucht, wie sich getaktete Mahlzeiten auf das Körpergewicht und die Stimmung auswirken. „Wir haben dafür zunächst den individuellen Rhythmus der Teilnehmenden analysiert und dann Zeitfenster vorgegeben, in denen gegessen werden darf“, erklärt Landgraf das Setting.

Die fest geplanten Mahlzeiten führten binnen sechs Wochen bei vielen Teilnehmenden zu Gewichtsverlust, verbesserten ihre Stimmung und Schlafqualität sowie die Wahrnehmung der Selbstwirksamkeit. „Der Körper hat gelernt, sich auf die regelmäßigen Mahlzeiten einzustellen und den Stoffwechsel zu diesen Zeiten dafür optimal vorzubereiten“, erklärt Landgraf. Im Blut lässt sich unter solchen Bedingungen zum Beispiel schon eine Stunde vor dem Essen ein Anstieg von für die Verdauung wichtigen Hormonen und Enzymen messen. Das Erstaunliche daran: Obwohl Menge und Art der Lebensmittel nicht vorgegeben waren und die Teilnehmenden sich satt essen und auf nichts verzichten sollten, kam es zu einem Gewichtsverlust.

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In einer zweiten Studie hat der Biologe untersucht, ob alkoholkranken Menschen der klinische Entzug erleichtert werden kann, wenn man ihnen einen festen Tag-Nacht-Rhythmus vorgibt. Auch sie leiden oft unter Krankheitspaketen, Sucht geht zum Beispiel häufig mit Depressionen einher. Wieder waren die Ergebnisse bemerkenswert: In der Gruppe mit einem festen Tagesplan hatten nur etwas mehr als 10 Prozent der Teilnehmenden ein bis zwei Rückfälle. In der Kontrollgruppe hingegen kam es bei mehr als der Hälfte der Personen zu zahlreichen Rückfällen. Auch die Depressionen besserten sich in der Gruppe mit festem Tagesplan signifikant. „Natürlich braucht es weitere Forschungsarbeit und größere Untersuchungen. Aber die Pilotstudien haben uns darin bestärkt, dass wir auf der richtigen Fährte sind“, so Landgraf.

Potenzial für die Praxis

Soll heißen: Das Potenzial für die Praxis wäre enorm. „Den zirkadianen Rhythmus zu stabilisieren, könnte ein niedrigschwelliger und nahezu nebenwirkungsfreier Ansatz sein, um die Therapie diverser Krankheiten zu unterstützen“, sagt Landgraf. Denkbar wäre zum Beispiel, entsprechende Maßnahmen strukturiert in die Behandlung von Diabetes, Übergewicht, Depressionen oder Suchterkrankungen einzubinden.

»Den zirkadianen Rhythmus zu stabilisieren, könnte ein niedrigschwelliger und nahezu nebenwirkungsfreier Ansatz sein, um die Therapie diverser Krankheiten zu unterstützen.«

Dominic Landgraf

Und für den Alltag? Lohnt es sich, auf das zirkadiane Gleichgewicht zu achten, um Erkrankungen vorzubeugen? „Auf jeden Fall“, sagt Landgraf und weist darauf hin, dass der Körper vor allem von Regelmäßigkeit profitiert. Wenn es in den Alltag passt, Schlaf- und Essenszeiten stets ungefähr zur gleichen Zeit zu planen, ist das hilfreich.

Insbesondere, wenn Vorbelastungen bestehen. Etwa eine genetische Disposition für Depressionen, Übergewicht oder Diabetes. Übertreiben muss man es als gesunder Mensch aber nicht: Temporäre Störungen, etwa durch einen Jetlag oder eine Partynacht, sind nicht weiter schlimm. Und wer unter der Woche um acht Uhr frühstückt, kann am Wochenende trotzdem ausschlafen. Verschiebt sich das Frühstück dadurch aber deutlich nach hinten, ist es sinnvoller, mit dem Essen bis zur üblichen Mittagszeit zu warten.

Wichtig ist auch: Nicht alle Menschen haben den gleichen Rhythmus, es gibt unterschiedliche Chronotypen – etwa Lerchen und Eulen, also Menschen, die eher morgens oder abends leistungsfähig sind. Der Alltag muss aber nicht zwangsläufig dazwischenfunken, denn in Stein gemeißelt ist der zirkadiane Rhythmus nicht: „Man kann ihn durch veränderte Gewohnheiten durchaus bis zu einem gewissen Grad modifizieren, zumal die meisten Menschen in einem Mischspektrum verortet sind“, sagt Landgraf. Auch er hat es so gemacht. Durch seine Kinder wurde er von einer Lerche zur Super-Lerche, ein Tagesstart um 5.00 Uhr morgens bringt ihn nicht mehr aus dem Takt, „ich gehe jetzt einfach um halb zehn ins Bett.“

Dr. Dominic Landgraf leitete ab 2017 die Emmy Noether-Nachwuchsgruppe „Circadiane Uhren als Modulatoren von metabolischer Komorbidität in Depression" an der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des LMU Klinikums.

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