Die innere Uhr
(sf) Wie funktioniert die innere Uhr und wie wird der Schlaf-Wach-Rhythmus gesteuert? Dazu befragten wir Dr. Henrik Oster vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen. Er leitet in der Abteilung „Gene und Verhalten“ (Prof. Dr. Gregor Eichele) die Nachwuchsgruppe „Zirkadiane Rhythmen“. Die Arbeitsgruppe befasst sich mit den molekularen Grundlagen des zirkadianen Systems bei Säugetieren und dessen Funktion in der Regulation von Stoffwechsel und Verhalten.
Herr Dr. Oster, Sie erforschen seit mehr als acht Jahren zirkadiane Rhythmen. Können Sie urz zusammenfassen, was in den letzten Jahren die wesentlichen Erkenntnisse in diesem Forschungsbereich waren?
Vor gut 10 Jahren begann die „genetische Ära“ der Chronobiologie bei Säugetieren. 1994 wurde das erste Uhrengen, „Clock“, in der Maus entdeckt. Ende der 90er folgten dann weitere Zahnräder des molekularen Uhrwerks wie 1997 die drei Period(Per)- und 1999 die beiden Cryptochrom(Cry)-Gene sowie deren funktionelle Charakterisierung mit Hilfe von sog. Knock-out-Mäusen, also Tieren, bei denen ein bestimmtes Gen gezielt ausgeschaltet wurde. Dies erlaubt es, die Funktion des Gens unter natürlichen Bedingungen zu studieren.
Anfang des Jahrhunderts wurden dann Uhrengene auch außerhalb des Gehirns nachgewiesen. Inzwischen geht man davon aus, dass wir nicht nur über eine zentrale Uhr verfügen, sondern dass viele Organe unseres Körpers ihre eigene innere Uhr tragen. Dieses Netzwerk von Uhren, das sog. zirkadiane System, wird allerdings über eine Zentraluhr im hypothalamischen Nucleus suprachiasmaticus (SCN) mit dem externen Tag-Nacht-Rhythmus synchronisiert.
Diese Lichtsynchronisation – und das war eine weitere wichtige Erkenntnis – verläuft zwar über das Auge, dort aber nicht über das visuelle System der Zäpfchen und Stäbchen, sondern über erst kürzlich entdeckte Lichtsensoren in den Ganglionzellen der inneren Netzhaut. Die photosensitiven retinalen Ganglienzellen oder pRGCs tragen ein ungewöhnliches Photopigment, Melanopsin, das auch für andere Prozesse wie die Pupillenverengung bei hellem Licht sowie die Regulation der Melatoninproduktion in der Zirbeldrüse verantwortlich ist.
Redaktion
Diesen Artikel finden Sie in Ernährung – Wissenschaft und Praxis 10/2007 auf Seite 451 ff. oder als PDF-Download im Kasten oben rechts.
