Unsere Körperuhren bekommen nicht viel Respekt.
Sicher, wir reden die ganze Zeit über sie: "Ich bin kein Morgenmensch" oder "Ich bin sooooo Jetlagged". Normalerweise ist es jedoch nur, um ein Gespräch zu führen oder um die Biologiekarte zu spielen, wenn wir uns besonders fühlen dysfunktional.
Aber unsere innere Uhr scheint tatsächlich eine mächtige Kraft zu sein, um uns gesund zu halten. Und jetzt, da drei amerikanische circadiane Rhythmuswissenschaftler im vergangenen Jahr den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhalten haben, werden ihre Auswirkungen auf unser Empfinden und unsere Funktionsweise in der medizinischen Gemeinschaft ernster genommen.
Diese Forscher wiesen darauf hin, dass Gene, die an unsere Körperuhren gebunden sind, eine entscheidende Rolle bei allem spielen, von unserem Hormonspiegel und unserer Körpertemperatur bis zu unseren Schlafzyklen und sogar unserem Verhalten. Es wird angenommen, dass 30 bis 50 Prozent unserer Gene eine Aktivität aufweisen, die durch zirkadiane Rhythmen reguliert wird, einschließlich derjenigen, die Teil unseres Immunsystems sind.
„Es gibt unzählige Hinweise darauf, dass Erkrankungen wie Depressionen, Diabetes, Herzerkrankungen und Alzheimer einen Zusammenhang mit Ihrer Körperuhr haben“, sagt Rosemary Braun, Dozentin für Präventivmedizin an der Feinberg School of Medicine der Northwestern University.
"Also, was wäre, wenn wir die physiologische Zeit einer Person erfassen könnten?"
Um wie viel uhr bist du
Braun ist Teil eines Forschungsteams im Nordwesten, das einen ersten großen Schritt in diese Richtung unternommen hat. In einer kürzlich in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlichten Studie berichteten die Wissenschaftler über die Entwicklung eines Bluttests, mit dem sie nach eigener Aussage feststellen können, wie spät es im Körper einer Person ist.
Laut Braun kann der Test mit der Bezeichnung TimeSignature innerhalb von anderthalb Stunden nach der Einschätzung der biologischen Zeit einer Person durchgeführt werden. Ein wahrscheinlicher Vorteil ist, dass Ärzte damit genauer einschätzen können, wann Medikamente - sei es eine Blutdruckpille oder eine Chemotherapie - am effektivsten sind.
"Es kann sinnvoller sein, Ihre Medizin zu einem bestimmten Zeitpunkt einzunehmen als zu einem anderen", sagt Ravi Allada, Professor für Neurobiologie am Weinberg College of Arts and Sciences im Nordwesten und Mitautor der Studie. "Und dieser Test könnte uns dabei helfen, herauszufinden, wann Sie diese Pille einnehmen sollten."
Durch die Bestimmung des besten Zeitpunkts für die Einnahme eines Arzneimittels können niedrigere Dosen angewendet werden, wodurch das Risiko von Nebenwirkungen verringert werden kann.
Allada merkt an, dass viele Aspekte von Krankheiten mit unseren inneren Uhren zusammenhängen, zum Beispiel, wenn eine Person tagsüber das größte Risiko hat, einen Herzinfarkt oder Asthmaanfall zu erleiden. Er bekräftigt Brauns Argument bezüglich eines vermuteten Zusammenhangs zwischen einer gestörten Körperuhr und chronischen Gesundheitsproblemen.
"Man kann sich die Uhr als Dirigent eines Orchesters vorstellen, und alles muss zu einer angemessenen Zeit geschehen", sagt Allada. "Aber wenn Sie den Dirigenten stören, haben Sie die Musik nicht mehr."
Genmuster lesen
Die Idee, dass Blutproben verwendet werden können, um die Körperzeit einer Person zu bestimmen, ist nicht neu. Früher hätte eine Person für einen Großteil des Tages stündlich Blut abnehmen müssen, ein Prozess, der sowohl kostspielig als auch höchst unpraktisch ist.
Mit TimeSignature muss das Blut jedoch nur zweimal an einem Tag entnommen werden. Ziel ist es, eine einzige Probe zu erhalten. Wie konnten die Forscher den Prozess so dramatisch vereinfachen?
Künstliche Intelligenz.
Insbesondere sammelten sie alle zwei Stunden Blutproben von einer Gruppe von Testpersonen und ergänzten diese Daten mit Messungen aus vier anderen Studien. Dann schrieben sie einen Algorithmus, der einen Computer anleitete, 20.000 verschiedene Gene zu analysieren und nach Mustern im Timing der „Genexpression“ zu suchen - wenn DNA in ein Produkt wie Protein umgewandelt wird. Letztendlich konnte die Maschine die Anzahl auf 41 Gene eingrenzen, die zu verschiedenen Tageszeiten am stärksten Genaktivität zeigten. Aus diesem Grund war es möglich, eine Tageszeit mit der Aktivität in diesen 41 Genexpressionsmarkern zu korrelieren.
"Wir hatten die Idee, dass wir Aktivität in diesen Genen nutzen und rückwärts arbeiten und daraus ableiten können, wie viel Uhr es in Ihrem Körper ist", sagt Braun.
Bisher wurden mit TimeSignature nur gesunde Probanden getestet. Durch die Analyse von Blutproben konnte der Zeitpunkt der Blutentnahme abgeleitet werden.
Laut Braun wird sich die zukünftige Forschung auf die Bestimmung der biologischen Zeit von Menschen konzentrieren, deren Körperuhren nicht mit der Echtzeit synchron sind.
Kenneth Wright ist Direktor des Labors für Schlaf- und Chronobiologie an der University of Colorado in Boulder. Er war nicht an der Studie beteiligt, schätzt aber das Potenzial des Tests.
"Die Möglichkeit, die interne Tageszeit genau und einfach zu bestimmen, ist von großer Bedeutung für die Bestimmung der Tagesgesundheit einer Person und für den optimalen Zeitpunkt der Behandlungen", sagt er.
„Die neue Technik ist ein Fortschritt“, fügt Wright hinzu, „aber es muss geprüft werden, wie genau sie das tatsächliche interne biologische Timing von Menschen vorhersagen kann. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die neue Technik die Uhrzeit der Probenahme und nicht die biologische Zeit der Person vorhersagen kann. “
Allada räumt ein, dass es eine Abweichung zwischen der Uhrzeit des Körpers und der Uhrzeit der Wanduhr geben kann, sagt jedoch, dass bei den von ihnen getesteten gesunden Probanden die erstere eine „enge Annäherung“ an die letztere war.
Risiko vorhersagen
Während Northwestern ein Patent für den eigentlichen TimeSignature-Bluttest angemeldet hat, hat es den Algorithmus dahinter anderen Forschern zur Verfügung gestellt. Laut Braun ist es vielversprechend, dass der Test auch in anderen externen Labors funktioniert und sich als „robust“ herausstellt - seine Schätzung der internen Zeit einer Person scheint nicht durch zufällige Ereignisse wie einen Überseeflug durch mehrere Labors beeinträchtigt zu werden Zeitzonen.
Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass eine Körperuhr-Blutuntersuchung eines Tages zum Standardbestandteil einer jährlichen Untersuchung wird.
Allada ist der Ansicht, dass der Test angesichts des Zusammenhangs zwischen gestörten Körperuhren und verschiedenen Gesundheitszuständen eines Tages verwendet werden könnte, um vorherzusagen, bei wem möglicherweise ein höheres Risiko besteht, bestimmte Krankheiten zu entwickeln. Dies könnte insbesondere bei der Behandlung von Erkrankungen wie Alzheimer hilfreich sein, bei denen die Symptome normalerweise erst nach einem signifikanten Fortschreiten der Erkrankung sichtbar werden.
"Wenn jemandes Körperzeit weit von dem entfernt ist, was er sein sollte, kann dies ein prädisponierender Risikofaktor für eine Krankheit sein", sagt Allada. „Der größte Fortschritt besteht darin, einen biologischen Prozess messen zu können, von dem wir wissen, dass er für Krankheiten wichtig ist. Und zwar so, dass jemand in die Arztpraxis gehen und sein Blut abnehmen kann, um dies herauszufinden . "
