Der zirkadiane Rhythmus: Schlüsselfaktor für die Gesundheit

Der zirkadiane Rhythmus ist ein biologischer 24-Stunden-Zyklus, der bestimmt, wann wir einschlafen und aufwachen. Als wichtiger Bestandteil von Gesundheit und Wohlbefinden beeinflusst der zirkadiane Rhythmus auch andere wichtige Körperfunktionen wie die Hormonausschüttung, Essgewohnheiten, Verdauung und Körpertemperatur.

Ein synchronisierter zirkadianer Rhythmus kann eine bessere körperliche und geistige Gesundheit fördern und gleichzeitig dazu beitragen, Krankheiten wie Fettleibigkeit, Alterskrankheiten und Schlafstörungen zu verhindern.

Wie funktioniert ein gesunder zirkadianer Rhythmus?

Die biologische Hauptuhr befindet sich im Hypothalamus des Gehirns und steuert die vielen “lokalen” Uhren, die im ganzen Körper in Organen und Muskelgewebe verteilt sind. Dieses umfangreiche zirkadiane Netzwerk spielt eine entscheidende Rolle für die physiologischen und psychologischen Funktionen sowie für die kurz- und langfristige Gesundheit.

Die inneren Uhren regulieren nicht nur den Schlaf, sondern synchronisieren auch biologische Prozesse und ermöglichen es dem Körper, richtig zu funktionieren. Ein gesunder zirkadianer Rhythmus kann Wachsamkeit, Gedächtnis und kardiovaskuläre Effizienz verbessern und mit der Zeit das Risiko chronischer Krankheiten und kognitiver Beeinträchtigungen verringern.

Ein optimierter zirkadianer Rhythmus trägt dazu bei:

• Regelmäßiger Schlafrhythmus
• Gesunde Melatonin-, Insulin- und Cortisolausschüttung
• Stabile Körperkerntemperaturen
• Ein starkes Immunsystem

FAQ

Wie wirkt sich Cortisol auf den Schlaf aus?

Das auch als Stresshormon bekannte Cortisol kann den Schlaf verzögern und verhindern, wenn der Spiegel zu hoch ist, und das Aufwachen erschweren, wenn er zu niedrig ist. Ein gesunder zirkadianer Rhythmus hilft, den Cortisolspiegel im Gleichgewicht zu halten.

Aus dem Takt geraten: Ein gestörter zirkadianer Rhythmus

Der zirkadiane Rhythmus hängt von konsistenten Signalen des Gehirns ab, um einen gesunden Schlaf-Wach-Rhythmus aufrechtzuerhalten. Lebensstilentscheidungen wie die ganze Nacht wach zu bleiben, eine große Mahlzeit vor dem Schlafengehen zu essen oder über Zeitzonen hinweg zu fliegen, können den zirkadianen Rhythmus stören und zu zahlreichen kurzfristigen gesundheitlichen Auswirkungen führen. Zu diesen Auswirkungen gehören:

• Erhöhter Blutdruck
• Schlechte Appetitkontrolle
• Schwankende Blutzuckerwerte
• Müdigkeit
• Gereiztheit und Angstzustände

Kurzfristige Störungen des zirkadianen Rhythmus können durch die Rückkehr zu konstanten Schlafenszeiten und normaler Hell-Dunkel-Exposition gemildert werden. Bleiben die Störungen jedoch bestehen, kann der zirkadiane Rhythmus chronisch gestört oder sogar beschädigt werden. Diese Art von Störung kann verursacht werden durch:

• Sozialer Jetlag
• Regelmäßige Reisen in andere Zeitzonen
• ungewohnte Arbeitszeiten
• Einnahme bestimmter Drogen oder Medikamente, wie z. B. Stimulanzien
• Schlaflosigkeit
• Schlafstörungen, wie z. B. Schlafapnoe und das Syndrom der unruhigen Beine

Neben Auswirkungen wie Tagesmüdigkeit, Einschlaf- und Durchschlafschwierigkeiten und erhöhtem Stress kann eine chronische Störung des zirkadianen Rhythmus auch zu langfristigen Gesundheitsstörungen führen. Es gibt immer mehr wissenschaftliche Belege dafür, dass ein gestörter zirkadianer Rhythmus zu schweren Krankheiten wie Diabetes, Herzkrankheiten und kognitivem Abbau führt. Auch Depressionen und andere Stimmungsstörungen können die Folge sein, vor allem, wenn die Störung schon früh im Leben beginnt.

Sozialer Jetlag
Ein Syndrom, das auftritt, wenn die biologische Uhr und der Schlafrhythmus des Körpers nicht übereinstimmen, was in der Regel darauf zurückzuführen ist, dass man an den Wochenenden später schläft und später aufwacht.

Störungen des zirkadianen Rhythmus

Eine anhaltende Störung der inneren Körperuhr und der äußeren Umgebung kann zu einer Störung des zirkadianen Rhythmus führen. Diese Art von Störung kann zu Schlaflosigkeit und übermäßiger Schläfrigkeit führen und das Risiko für bestimmte körperliche und psychische Erkrankungen erhöhen.

Zu den häufigsten Störungen des zirkadianen Rhythmus gehören:

• Verspätete Schlafphasenstörung: Diese Störung ist bei Jugendlichen und jungen Erwachsenen häufiger anzutreffen. Menschen in diesen Altersgruppen fühlen sich nachts eher müde und gehen mindestens zwei Stunden nach der typischen Schlafenszeit, etwa um 2:00 Uhr morgens, schlafen. Obwohl sie vielleicht noch 7-9 Stunden Schlaf benötigen, können Arbeit, früher Schulbeginn oder andere Anforderungen einige junge Menschen dazu zwingen, auf Schlaf zu verzichten.
• Fortgeschrittene Schlafphasenstörung: Die fortgeschrittene Schlafphasenstörung tritt vor allem bei älteren Menschen auf, die zu früh einschlafen und aufwachen. Die Betroffenen schlafen im Allgemeinen zwischen 18 und 21 Uhr ein und wachen zwischen 2 und 5 Uhr morgens auf. Menschen mit dieser Störung klagen oft über Schlaflosigkeit am frühen Morgen sowie über Schläfrigkeit am späten Nachmittag oder frühen Abend.
• Schichtarbeitsstörung: Die Schichtarbeitsstörung kann Menschen betreffen, die nachts arbeiten oder häufig wechselnde Arbeitsschichten haben. Aufgrund der Verschiebung des Schlaf-Wach-Zyklus und des Dunkel-Licht-Zyklus können Betroffene von Schichtarbeit über Schlaflosigkeit, übermäßige Schläfrigkeit, Sekundenschlaf oder Depressionen klagen.

Unbehandelte Störungen des zirkadianen Rhythmus und chronischer Schlafverlust können zur Entwicklung bestimmter Krankheiten führen.

Zu den Krankheiten, die mit Störungen des zirkadianen Rhythmus in Verbindung gebracht werden, gehören:

• Adipositas
• Diabetes
• Schlafstörungen
• Depressionen
• Bestimmte Krebsarten
• Demenz

Arbeitszeiten, Essenszeiten und Lichteinwirkung beeinflussen die Funktion der körpereigenen Uhren, die sich wiederum auf wichtige körperliche und kognitive Prozesse auswirken. Wissenschaftlern zufolge haben die jahrzehntelangen Veränderungen der Gesellschaft und des Lebensstils weitreichende Auswirkungen auf den zirkadianen Rhythmus, die möglicherweise mit einer erheblichen Zunahme von Herz-Kreislauf- und Stoffwechselkrankheiten zusammenhängen.

Beispiel einer zirkadianen Störung: Essen in der Nacht

Die innere Hauptuhr steuert anhand des Hell-Dunkel-Zyklus die lokalen Uhren, die im ganzen Körper in Organen und Muskelgewebe verteilt sind, und signalisiert dem Körper, dass er nachts ruhen soll. Eine Mahlzeit zur Schlafenszeit kann dieses Signal außer Kraft setzen und die Bauchspeicheldrüse dazu zwingen, aufzuwachen” und Insulin auszuschütten. Dadurch kann ein Ungleichgewicht zwischen der Bauchspeicheldrüse und der Hauptuhr entstehen, das zu einem verzögerten oder gestörten Schlaf führt.

Nach Ansicht von Wissenschaftlern sind der Stoffwechsel, die Hormone, Enzyme und Bakterien des Körpers auf die Nahrungsaufnahme am Morgen und am Nachmittag optimiert. Die Gesundheit des Stoffwechsels kann verbessert werden, wenn die Mahlzeiten auf einen Zeitraum von acht bis zehn Stunden begrenzt werden und mehr Nahrung zu einem früheren Zeitpunkt des Tages verzehrt wird.

In einer Studie wurden die Auswirkungen eines ausgiebigen Frühstücks mit denen eines ausgiebigen Abendessens verglichen, und es wurde festgestellt, dass die Gruppe, die ein ausgiebiges Frühstück zu sich nahm, mehr Gewicht verlor als die Gruppe, die ein ausgiebiges Abendessen aß. Außerdem kam es in der Gruppe, die das Abendessen zu sich nahm, zu einer Insulinausschüttung und einem Anstieg des Blutdrucks, der normalerweise nachts sinkt.

FAQ

Wann ist eine vernünftige Zeit, um zu Abend zu essen?

Viele Experten empfehlen, mindestens zwei Stunden vor dem Schlafengehen eine leichtere Mahlzeit zu essen.

Beispiel für eine zirkadiane Störung: Arbeit in der Nachtschicht

Die Hauptuhr des Körpers hat sich so entwickelt, dass sie den natürlichen Lichtsignalen folgt, die dem Gehirn signalisieren, dass es tagsüber aufwachen und nachts schlafen soll. Nachtschichtarbeiter und andere Menschen, die zu unüblichen Zeiten arbeiten, können diese Signale nicht wahrnehmen, was zu Schlafproblemen und einem desynchronisierten zirkadianen Rhythmus führt.

Nachts sinkt die Kerntemperatur des Körpers, der Blutdruck sinkt, die Wachsamkeit lässt nach, und die Produktion des Hormons Melatonin steigt, was eine tiefe Ruhe fördert. Bleibt man nach Beginn dieser Prozesse wach, kann dies den Schlafsignalen des Körpers entgegenwirken und wichtige biologische Funktionen stören.

Schichtarbeiter leiden häufig unter extremer Müdigkeit und sind gefährdet, eine Störung des zirkadianen Rhythmus zu entwickeln. Bis zu 40 % der Schichtarbeiter in leiden an der Schichtarbeits-Schlafstörung (SWSD), die auf einen gewohnheitsmäßigen Konflikt zwischen dem zirkadianen Rhythmus und dem Arbeitsplan zurückzuführen ist. Da der Schlaf-Wach-Rhythmus und der Licht-Dunkel-Zyklus nicht aufeinander abgestimmt sind, besteht bei SWSD-Betroffenen ein erhöhtes Risiko für Schlaflosigkeit, übermäßige Tagesmüdigkeit sowie Herz-Kreislauf- und Magen-Darm-Probleme.

Schichtarbeit
Arbeit, die außerhalb des traditionellen Zeitrahmens von 9 bis 17 Uhr stattfindet, einschließlich Früh- und Nachtschichtarbeit sowie Arbeit mit rotierendem Zeitplan.

Wie man den zirkadianen Rhythmus verbessert

Der zirkadiane Rhythmus variiert von Mensch zu Mensch und wird durch Alter, Genetik und Umweltfaktoren beeinflusst. Jeder Organismus hat einen spezifischen Chronotyp, der auch als biologische Uhr bezeichnet wird. Der individuelle Chronotyp wird durch die genetische Veranlagung sowie durch das zirkadiane Gen PER3 (Period Circadian Protein Homolog 3) bestimmt.

Der Chronotyp steuert den zirkadianen Rhythmus sowie das Schlaf-, Ess- und Bewegungsverhalten. Jeder Chronotyp wird als “zirkadiane Rhythmus-Persönlichkeit” bezeichnet und trägt dazu bei, Frühaufsteher von Nachteulen zu unterscheiden.

Es gibt vier Hauptchronotypen, die jeweils nach einem Tier benannt sind:

• Bären: Bären neigen dazu, nach dem Sonnenstand zu schlafen und aufzuwachen. Sie fühlen sich tagsüber am aktivsten und schlafen nachts leicht ein.
• Wölfe (Nachteulen): Wölfe schlafen und erwachen im Allgemeinen später als andere. Sie sind oft in der Mitte des Tages und am Abend am produktivsten.
• Löwen (Frühaufsteher): Löwen wachen früh auf und sind morgens am produktivsten. Aufgrund der frühen Weckzeiten und des Energieverbrauchs während des Tages sind sie am Abend meist müde
• Delfine: Delfine sind Leichtschläfer, die nur schwer einem regelmäßigen Schlafrhythmus folgen können. Sie sind zwischen dem Vormittag und dem frühen Nachmittag am produktivsten.

Sobald der Chronotyp einer Person ermittelt ist, kann eine gesunde und beständige Routine eingeführt werden, die dem natürlichen Rhythmus des Körpers entspricht. Dies kann bedeuten, dass die Schlaf- und Aufwachzeiten konstant gehalten werden und dass die Mahlzeiten und der Trainingsrhythmus jeden Tag, auch an den Wochenenden, etwa zur gleichen Zeit stattfinden. Der zirkadiane Rhythmus kann gestört werden, wenn die Schlaf- und Essenszeiten an den Wochenenden voneinander abweichen, was zu einem sozialen Jetlag führt.

Weitere gesunde Gewohnheiten können zu einem gesunden Rhythmus beitragen. Dazu gehören:

• Begrenzung der abendlichen Nutzung technischer Geräte: Die Exposition gegenüber künstlichem Licht von Computern und anderen Geräten kann den zirkadianen Rhythmus stören und den Schlaf erschweren. Schlafmediziner empfehlen in der Regel, die Geräte mindestens zwei Stunden vor dem Schlafengehen auszuschalten.
• Schlafen in völliger Dunkelheit: Ein dunkler Raum signalisiert dem Körper, dass es Zeit zum Schlafen ist. Minimiere die natürliche und künstliche Lichteinstrahlung, indem du Verdunkelungsvorhänge verwendest und elektronische Geräte ausschaltest.
• Einen Morgenspaziergang machen: Energieniveau und Wachsamkeit sind eng mit dem Licht verbunden. Sonneneinstrahlung kann dazu beitragen, den zirkadianen Rhythmus in Gang zu bringen, indem sie über die Netzhaut Wecksignale an das Gehirn sendet.
• Optimierung der Trainingszeiten: Geplante Bewegung am Morgen, Nachmittag oder späten Abend kann den zirkadianen Rhythmus beeinflussen. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde festgestellt, dass Mäuse, die sich morgens oder nachmittags bewegten, einen gesunden zirkadianen Rhythmus beibehielten, während dies bei Mäusen, die sich nicht bewegten oder am späten Abend trainierten, nicht der Fall war. Ein morgendliches oder nachmittägliches Trainingsprogramm kann zu einem reibungslosen Funktionieren der Körperuhr beitragen.

FAQ

Welches ist der häufigste Chronotyp?

Schlafforscher sagen, dass “Bären” 50 % der Bevölkerung ausmachen, während “Delphine” 10 % ausmachen.

Schlusswort

Ein synchronisierter zirkadianer Rhythmus kann dazu beitragen, das Risiko zahlreicher gesundheitlicher Probleme zu verringern, insbesondere im Laufe der Zeit. Nicht-traditionelle Arbeitszeiten, Reisen und spätere Schlaf- und Wachzeiten können den Rhythmus des Körpers stören und das Risiko von Bluthochdruck, Fettleibigkeit und anderen potenziell schweren Krankheiten erhöhen.

Auch wenn der typische moderne Lebensstil nicht immer mit der biologischen Uhr des Körpers harmoniert, kann ein gestörter zirkadianer Rhythmus wiederhergestellt werden. Die Einhaltung eines konsequenten Schlafrhythmus, das Überdenken der Essenszeiten und das richtige Timing der sportlichen Betätigung können einen gesunden Rhythmus und damit ein gesünderes Leben fördern.

Quellenangaben

1. Bell-Pedersen D, Cassone V, et al. Circadian rhythms from multiple oscillators: lessons from diverse organisms. Nature Reviews Genetics, July 2015
2. Brainard J, Gobel M, et al. Health implications of disrupted circadian rhythms and the potential for daylight as therapy. Anesthesiology, May 2015
3. Fisk A, Tam S. et al. Light and Cognition: Roles for Circadian Rhythms, Sleep, and Arousal. Frontiers in Neurology, Feb 9, 2018
4. Chen, L and Yang G. Recent advances in circadian rhythms in cardiovascular system. Frontiers in Pharmacology, Apr 1, 2015
5. Kiessling S Dubeau-Laramée G, et al. The circadian clock in immune cells controls the magnitude of Leishmaniaparasite infection. Scientific Reports, Sept 7, 2017
6. Richards J, Diaz A, et al. Clock Genes in Hypertension: Novel Insights from Rodent Models. Blood Pressure Monitoring, Oct 1, 2015
7. Reddy S and Sharma S. Physiology, Circadian Rhythm. StatPearls, Oct 27, 2018
8. Redfern P, Minors D, et al. Circadian rhythms, jet lag, and chronobiotics: an overview. Chronobiology International, Aug 11 1994
9. Asher G, Sassone-Corsi P, Time for food: the intimate interplay between nutrition, metabolism, and the circadian clock. Cell, Mar 26, 2015
10. Eckle, T. Health impact and management of a disrupted circadian rhythm and sleep in critical illnesses. Current Pharmaceutical Design, Dec 8, 2015
11. Buhr E and Van Gelder R. The Making of the Master Clock. eLife, Aug 20, 2014
12. Kajimoto J, Matsumura R, et al. Potential role of the pancreatic hormone insulin in resetting human peripheral clocks. Genes Cells, May 23, 2018
13. Sae, T. Insulin Levels Wax and Wane Daily. ScienceNews
14. LeGates T.A., Fernandez D.C., et al. Light as a central modulator of circadian rhythms, sleep and affect. Nature Reviews Neuroscience, Jun 11, 2014
15. Okamoto-Mizunocorresponding K and Mizuno K. Effects of thermal environment on sleep and circadian rhythm. Journal of Physiological Anthropology, May 31, 2012
16. Roth, T. Shift work disorder: overview and diagnosis. The Journal of Clinical Psychiatry, Mar 2012
17. Schwartz JR, Roth T. Shift work sleep disorder: burden of illness and approaches to management. Drugs, 2006
18. PER3 period circadian regulator 3. Gene ID, Mar 5, 2019
19. Fischer D, Lombardi DA, et al. Chronotypes in the US – Influence of age and sex. PLoS One, Jun 21, 2017
20. Wittmann M, Dinich J, et al. Social jetlag: misalignment of biological and social time. Chronobiology International, 2006
21. Tosini G, Ferguson I, et al. Effects of blue light on the circadian system and eye physiology. Molecular Vision, Jan 24, 2016
22. Kaneshi Y, Ohta H, et al. Influence of light exposure at nighttime on sleep development and body growth of preterm infants. Scientific Reports, Feb 15, 2016
23. Mead N. Benefits of Sunlight: A Bright Spot for Human Health. Environmental Health Perspectives, Apr 2008
24. Schroeder A, Truong D, et al. Voluntary scheduled exercise alters diurnal rhythms of behaviour, physiology and gene expression in wild-type and vasoactive intestinal peptide-deficient mice. The Journal of Physiology, Dec 1, 2012