Wie die innere Uhr des Körpers die allgemeine Gesundheit beeinflusst
Was ist die biologische Uhr & Zirkadiane Rhythmen?
Alle Lebewesen (Menschen, Tiere, Pflanzen, Pilze und Mikroorganismen) haben jeden ihrer biologischen Prozesse an den 24-Stunden-Tag-Nacht-Zyklus angepasst.
Der circadiane oder zirkadiane Rhythmus, der auch als „biologische Uhr“ bezeichnet wird, regelt in jedem lebenden Organismus einige sehr notwendige und wichtige biologische Funktionen, wie den Schlaf-Wach-Zyklus, die Hormonausschüttung, den Blutdruck und sogar den Stoffwechsel!
Die Wissenschaft, die sich mit der Zirbeldrüse und der Hypophyse beschäftigt, wird Chronologie genannt und basiert auf der Untersuchung biologischer Rhythmen.
Der biologische oder zirkadiane Rhythmus ist der tägliche Zyklus, dem jeder lebende Organismus folgt und der durch einen rhythmischen Wechsel der Niveaus chemischer Komponenten und ihrer Homöostase im Körper sowie durch die Anpassung der biologischen Funktionen gekennzeichnet ist.
Obwohl diese Rhythmen ausschließlich endogen sind und viele biochemische Wege an ihrer Regulierung beteiligt sind, werden sie durch die große Anpassungsfähigkeit, die sie gegenüber verschiedenen äußeren Faktoren wie Wärme und Tageslicht aufweisen, direkt beeinflusst!
Neue Entdeckungen – Nobelpreis für Physiologie
Der diesjährige Nobelpreis für Physiologie und Medizin geht an die amerikanischstämmigen Wissenschaftler Jeffrey Hall, Michael Rosbash und Michael Young, die für ihre Entdeckungen über die molekularen Mechanismen zur Steuerung des zirkadianen Rhythmus ausgezeichnet wurden.
Diese Entdeckungen wurden ausgezeichnet, weil sie die notwendigen Erklärungen dafür lieferten, wie es jedem lebenden Organismus gelingt, seinen biologischen Rhythmus so anzupassen, dass er mit der Erdrotation synchronisiert ist.
Dies gelang durch die Isolierung des Gens, das den biologischen Rhythmus steuert, und durch den Nachweis, dass dieses Gen für die Kodierung eines Proteins verantwortlich ist, das sich über Nacht in den Zellen befindet und tagsüber abgebaut wird.
Biologische – zirkadiane Rhythmen werden im Laufe der Zeit durch Verhaltensmuster und äußere Reize beeinflusst.
Die wichtigsten Aktivitäten, die mit der biologischen Uhr verbunden sind und sie regulieren oder allmählich außer Kraft setzen können, sind folgende:
– Der Schlaf wird von der biologischen Uhr reguliert, wobei das Licht der wichtigste äußere Anreiz ist, der sie in Gang hält.
– Die Nahrung ist der wichtigste Anreiz für die Synchronisierung der zirkadianen Rhythmen der peripheren Gewebe des Körpers.
– Der Stoffwechsel steht in direktem Zusammenhang mit dem zirkadianen Rhythmus und der Nahrungsaufnahme, da er als einziger für die Planung der Energieproduktion verantwortlich ist, die den Aktivitäten entspricht, die jeder Mensch im Laufe des Tages ausführen soll.
– Die Immunreaktion ist während des Wachzustandes effektiver, da die Bedürfnisse des Körpers dann zunehmen.
– Im Alter werden die zirkadianen Rhythmen nicht reguliert. Dies führt dazu, dass ältere Menschen Schwierigkeiten bei grundlegenden alltäglichen Aktivitäten wie Schlaf, Energieproduktion usw. haben.
– Transatlantische oder interkontinentale Reisen führen zu körperlicher und geistiger Erschöpfung sowie zur Desorientierung der biologischen Rhythmen.
– Der Zellzyklus und die zelluläre Differenzierung scheinen von zirkadianen Rhythmen gesteuert zu werden, ohne dass bisher bekannt ist, auf welche Weise.
Wissenschaftliche Daten
Das Zentrum der biologischen Funktionen des menschlichen Körpers befindet sich im oberen Hypothalamus des Gehirns, dem sogenannten hyperchumorischen Kern. Seit vielen Jahren gilt er als die einzige Uhr, die aus Neuronen besteht, die auf das rhythmische Schlaf-Wach- und Ernährungsverhalten reagieren.
Diese zentrale Uhr ist an der Steuerung grundlegender physiologischer Prozesse im gesamten Körper beteiligt. Bis vor kurzem war überhaupt nicht klar, wie diese zentrale Uhr funktioniert und wie sie die vielen verschiedenen zellulären physiologischen Funktionen vermittelt.
In jüngster Zeit wurde entdeckt, dass die Funktionen des menschlichen Organismus sowie deren Variationen nicht nur durch eine zentrale Uhr aktiviert werden können. Forscher haben herausgefunden, dass jede Zelle, einschließlich der Mikroben, eine eigenständige und voll funktionsfähige Uhr besitzt.
Insbesondere scheint jedes Gewebe und jedes Organ einzigartige Tageszyklen zu haben, die für spezifische biologische Funktionen, aber auch für einzigartige Stoffwechselfunktionen jedes Organs verantwortlich sind.
Auf diese Weise können wir sicher sein, dass jede einzelne Zelle im Körper aus einer genetischen Grunduhr als Kern besteht, und dann gibt es eine breite Palette von ausgeprägten Hilfsrhythmen mit genetischen Zyklen, die für die Synchronisierung des Stoffwechsels sowie für das Verhalten jeder Zelle, jedes Gewebes und jedes Organs verantwortlich sind.
Es ist bemerkenswert, dass die Art und Weise, wie all diese autonomen und unterschiedlichen Kreise miteinander in Beziehung stehen und mit der zentralen Uhr synchronisiert sind, die neurologische Botschaften und Hormone zu einem 24-Stunden-Tag-Nacht-Zyklus sendet, gerade erst entdeckt wurde!
Veränderungen der biologischen Uhr beeinflussen die Physiologie des menschlichen Körpers
Die menschlichen Zellen bestehen aus einer großen Anzahl von Genen und funktionieren in einem 24-Stunden-Zyklus. Es handelt sich um eines der größten genetischen Netzwerke, die die wichtigsten Funktionen der Physiologie beeinflussen.
Diese Netzwerke werden hauptsächlich beeinflusst durch:
- die Exposition gegenüber Tageslicht und Dunkelheit der Nacht,
- die Essens- und Schlafenszeiten.
Jede Veränderung des biologischen Rhythmus wirkt sich auf die Kommunikation zwischen Zellen und Geweben aus, was zu ihrer allmählichen Deregulierung führt.
Genetische und epigenetische Netzwerke erzeugen bestimmte Zeiten für die Ausführung bestimmter Funktionen, die zur gleichen Zeit nur schwer oder gar nicht ausgeführt werden können. Diese rhythmischen Kreise der zirkadianen Rhythmen optimieren die Produktion und Nutzung von Energie für jede notwendige Aktivität.
Die Störung dieser Prozesse kann zu verschiedenen Stoffwechselkrankheiten wie Diabetes mellitus, Hyperlipidämie, Fettleibigkeit, Schilddrüsenstörungen und Osteoporose führen.
Neue Forschungen haben beispielsweise gezeigt, dass strenge Diät- und Fastenzeiten abnormale Rhythmen positiv beeinflussen und sogar chronische Krankheiten heilen können!
Die Variablen, die mit den Kontrollzentren der biologischen Uhr interagieren, hängen mit dem Energiehaushalt, dem Essen und Fasten sowie mit Licht und Dunkelheit zusammen. Zu diesen Variablen gehören auch die Temperatur und die körperliche Aktivität.
Die vielleicht am meisten erforschte Variable ist eine spezielle Diät, die so genannte fest vorgegebene Diät (d. h. Essen zur gleichen Zeit am Tag). Dies hat Wechselwirkungen mit Energiebilanzzyklen, die die Aufnahme, Speicherung von Molekülen und deren Verwendung einschließen.
Es besteht kein Zweifel mehr daran, dass das Timing von Lebensaktivitäten, insbesondere Essen und Schlafen, einen erheblichen Einfluss darauf hat, ob wir mehrere Krankheiten entwickeln.
Zentrale Uhren senden rhythmische Signale, die viele zelluläre Funktionen mit den Körpergeweben synchronisieren. Einzelne Zellen haben jedoch ihre eigenen Uhren sowie spezifische Stoffwechselzyklen, aber auch Zyklen, die mit bestimmten Funktionen in den Geweben verbunden sind.
All dies wird irgendwie auf der Ebene des Gehirns, der Körperorgane und der einzelnen Zellen koordiniert.
Wir wissen vielleicht schon, dass die Zellen wissen, wie groß sie sein sollten, wie ihre Position ist und welche Funktionen sie im Netz haben. Was wir noch nicht hundertprozentig sicher wissen können, ist die Art und Weise, wie sie miteinander kommunizieren. Das ist ein Prozess, der äußerst kompliziert zu sein scheint.
Eine Zusammenfassung der zirkadianen Uhren für den menschlichen Stoffwechsel
Früh am Morgen
1) stoppt die Melatoninproduktion
2) steigt der Blutdruck
3) wird die Darmbewegung angeregt
4) steigt das Testosteron