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Biologische Rhythmen

Das Leben auf der rotierenden Erde ist gekennzeichnet durch zyklische Veränderungen: auf den Tag folgt die Nacht, auf den Sommer der Winter. Kein Wunder also, dass auch die Körperfunktionen lebender Organismen eine Zeitabhängigkeit aufweisen, die eine Anpassung an die wechselnden Umweltbedingungen erlaubt.

Bereits Ende des 18. und zu Beginn des 19. Jahr­hunderts wurden tageszeitabhängige Veränderungen, z.B. der Pulsfrequenz und der Körpertemperatur, beschrieben und schon 1814 prägte der französische Medi­ziner Virey den Begriff der "inneren Uhr", um den Motor dieser Rhythmen zu charakterisieren.

Heute weiß man, dass alle Lebewesen, vom Einzeller bis zum Men­schen, und alle Organisationsebenen, vom subzellulären Niveau bis zu Organsyste­men, rhythmischen Phänomenen unterliegen. Dabei umfasst der Periodenbereich biologischer Rhythmen Bruchteile von Sekunden, wie beim Aktionspotential, bis zu Jahren.

Das Wesen der inneren Uhr

Etwa 150 Jahre nachdem der Begriff der inneren Uhr geprägt wurde, lieferten sogenannte Isolationsexperimente den Beweis ihrer Existenz: Auch unter Aus­schluss jeglicher zeitlicher Information wie Tageslicht, Geräuschen oder sozialen Kon­takten blieben die biologischen Rhythmen der vegetativen Funktionen erhalten. Aller­dings zeigte sich bei allen Versuchsperso­nen eine individuell unterschiedliche Ver­längerung der Periodenlänge auf etwa 25 Stunden, was auch die Bezeichnung "circa­dianer" Rhythmus erklärt. Wissenschaftler sind sich heute einig, dass dieser endogene Rhythmus in den Erbanlagen festgelegt ist und somit ein Kennzei­chen jedes lebenden Organismus.

Die äußeren Lebensbedingungen, wie z.B. der Wechsel von Licht und Dunkel oder die sich mit den Jahreszeiten verändernde Tageslänge und Außentemperatur, synchro­nisieren dabei den inneren Takt mit dem äußeren 24-Stunden- Tag. Als Synchronisa­toren oder "Zeitgeber" sind für den Men­schen aber auch soziale Faktoren, etwa Mahlzeiten oder geregelte Arbeitszeiten, von Bedeutung.

Allerdings kann die innere Uhr die endo­gen vorgegebenen Rhythmen bei Verände­rungen der Periode durch äußere Zeitge­ber über einen weiten Frequenzbereich anpassen. Deutlich wird dies bei einer Rei­se in eine andere Zeitzone: die biologischen Rhythmen der Körperfunktionen sind in der Lage, sich an die Zeitverschiebung anzupassen. Wobei diese Anpassung nicht schlagartig erfolgt - sicherlich hat jeder das Phänomen des "Jet-lags" schon einmal am eigenen Körper verspürt. Problematisch wird es für den Organis­mus dann, wenn die äußeren Zeitgeberbe­dingungen ständig wechseln, wie etwa bei Schichtarbeit. Hier kann es zu einer Entkopplung zwischen innerem und äußerem Rhythmus kommen, der auch gesundheitliche Folgen haben kann.

ABDA