Gene und Verhalten: Wie die inneren Uhren unseren Körper beeinflussen

Am Max-Planck-Institut für experimentelle Endokrinologie in Hannover und am Baylor College in Houston, USA, fand man heraus, wie Uhren-Gene Körperfunktionen in den richtigen Takt bringen können.

Wer mitten in der Nacht geweckt wird, kommt nur äußerst schwer in Gang. Alle Körperfunktionen sind auf Schlaf gestellt, erst gegen 6 Uhr morgens sind wir langsam bereit für den Tag: Adrenalin und andere Weckhormone werden ausgeschüttet, der Blutdruck steigt. Im Wechsel von Tag und Nacht folgen wir einem Zyklus von etwa 24 Stunden. Innere Uhren steuern nicht nur unser Schlafbedürfnis, auch Temperatur, Herzschlag, Schmerzempfinden oder Hormonspiegel schwanken täglich in immer gleicher Weise. Über zehn Uhren-Gene konnten Wissenschaftler beim Menschen bereits entdecken, nach und nach kommen sie den Funktionen der molekularen Stellrädchen auf die Spur. Eine große Frage ist noch weitgehend unbeantwortet: Wie können die Uhrengene im Gehirn ihren Takt an den Körper weitergeben und ganz verschiedene Körperfunktionen steuern? Die Versuche in Hannover und Houston haben hierzu wichtige Erkenntnisse gebracht (Cell, Vol.105, June 1, 2001, p. 683-694)

Professor Eichele und seine Arbeitsgruppe in Hannover sowie seine Kollegen in Houston untersuchen seit Jahren die Grundlagen der inneren Uhren mit Hilfe von Mäusen. In zahlreichen Versuchen konnten sie zeigen, wie die Uhrengene Per1 und Per2 (period-Gene) rhythmisch an- und abgeschaltet werden und wie Licht von außen diesen Rhythmus beeinflusst. In ihrer jüngsten Veröffentlichung zeigen die Wissenschaftler nun auch, dass und wie die Genprodukte, die Proteine Per1 und Per2, die Schlüsselenzyme der Häm-Synthese kontrollieren. Es wurde damit erstmals eine Verbindung gefunden zwischen der genetischen Uhr im Gehirn und bestimmten Körperfunktionen.

Grundlage all dieser Versuche sind Mausmutanten, die aus embryonalen Stammzellen hergestellt werden. Ihnen fehlte das Gen Per1 oder Per2 oder auch beide Uhrengene. Mit Hilfe dieser Mäuse konnte eine Reihe von Genen isoliert werden, die im Rhythmus der per-Gene und abhängig von ihnen aktiv sind. Unter diesen so genannten output-Genen stießen diejenigen für Enzyme der Häm-Synthese auf großes Interesse. Die Häm-Gruppe ist unter anderem Bestandteil des Blutfarbstoffs Hämoglobin und des Myoglobins, Schlüsselproteinen unseres Sauerstoffkreislaufs. Die Forscher vermuten nun, dass die innere Uhr über die Verfügbarkeit dieser Häm-Verbindungen eine Reihe von Körperfunktionen beeinflussen kann.

Die Ergebnisse der Uhrenforscher sind langfristig nicht nur von Bedeutung für Probleme wie Jetlag, Winterdepression, Schichtarbeit und Syndrome der vorverlagerten oder verzögerten Schlafphase. Seit kurzem weiß man auch, dass Demenzerkrankungen wie Alzheimer mit Störungen unserer zirkadianen Rhythmik einhergehen.

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Gregor Eichele
Max-Planck-Institut für experimentelle Endokrinologie, Hannover
Telefon: (0511) 5359-120 oder -190
E-Mail: gregor.eichele@mpihan.mpg.de