Innere Uhr bei Querschnittlähmung

Forscher der University of Colorado in Boulder (CU Boulder), USA, haben im Tiermodell festgestellt, dass in den Stunden und Tagen nach Eintritt einer Rückenmarksverletzung die innere Uhr des Körpers erheblich beeinflusst wird, was sich auf die Regulierung von Körpertemperatur, Hormonstatus, Immunabwehr und das Timing einer Vielzahl anderer Körperprozesse auswirkt.

Die aktuelle Studie gehört zu den ersten, die umfassend untersucht, wie sich eine Querschnittlähmung auf den zirkadianen Rhythmus oder den 24-Stunden-Zyklus physiologischer Prozesse auswirken. Wenn die Ergebnisse beim Menschen repliziert werden, könnten sie zu neuen „Chronotherapien“ führen, um die aus dem Rhythmus geratenen Uhren zurückzusetzen und die langfristige Erholung potentiell verbessern zu können.

„Oft denkt man beim Stichwort Querschnittlähmung auf deren Auswirkungen im Hinblick auf die physische Gewebeschädigung selbst“, sagte Senior-Autorin Linda Watkins, Professorin für Verhaltensneurologie an der CU Boulder. „Die überraschende und wichtige Erkenntnis, die aus dieser Studie gewonnen werden kann, ist, dass lokale Gewebeschäden den Lebensrhythmus grundlegend verändern.“

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Menschen nach einer Rückenmarksverletzung oft Schwierigkeiten haben, ihre Körpertemperatur zu regulieren und eine geschwächte Immunabwehr haben. Längerfristig neigen sie zu chronischen Schlafstörungen und Stoffwechselstörungen. Aber es ist wenig darüber bekannt, wie sich solche Verletzungen auf das breitere zirkadiane System auswirken, sagte der führende Autor Andrew Gaudet, heute Assistenzprofessor für Psychologie und Neurologie an der University of Texas.

„Jede einzelne Zelle in unserem Körper hat ihre eigene molekulare Uhr, einschließlich aller Komponenten, die der Körper benötigt, um zu wissen, wie spät es ist“, so Gaudet weiter. „Wir wollten wissen, wie sich Rückenmarkverletzungen auf die Mediatoren auswirken, die diese Uhren beeinflussen, und auf die Uhren selbst.“

Die Forscher untersuchten Ratten unmittelbar nachdem ihnen eine inkomplette Querschnittlähmung im Brustwirbelbereich zugefügt worden war. Sie maßen Körpertemperatur, Aktivitätsniveau und die Blutwerte bestimmter Stresshormone (Glukokortikoide). Zudem betrachteten sie die Expression von Genen, die die zirkadiane Uhr im Rückenmark steuern und die Immunantwort im ganzen Körper beeinflussen.

Normalisierung der Werte nach Akutphase

„Wir fanden heraus, dass alle diese Akteure des zirkadianen Systems kurz nach der Verletzung stark gestört waren und erst nach wenigen Wochen wieder zu normalen Maßnahmen zurückkehrten“, sagte Gaudet. So waren z. B. zwei Tage nach der Verletzung die Glukokortikoidwerte bis zu 250 Prozent höher als normal. Eine Woche nach der Verletzung waren ihre Rhythmen immer noch unregelmäßig und erreichten ihren Höhepunkt eher im Schlaf als in der aktiven Tageszeit.

Sechs Tage nach der Verletzung blieb ihre Kerntemperatur bei Inaktivität über dem Normalwert. Bis zu 30 Tage nach der Verletzung erreichte ihre Temperatur immer noch zwei bis vier Stunden früher als normal. Auch die Fütterungsgewohnheiten waren davon betroffen. Nach 14 bis 42 Tagen normalisierten sich die meisten Muster wieder.

Die Analyse von Gewebe aus der Verletzungsstelle ergab auch, dass die Expression von Uhren-Genen “ deutlich reduziert “ war, ebenso wie die Expression von Genen, die die Heilungsfähigkeit des Körpers beeinflussen. Überraschenderweise fanden die Forscher auch an anderer Stelle eine reduzierte Uhren-Genexpression in nicht verletztem Gewebe.

Gaudet erklärt, dass zwar Licht der Hauptverantwortliche für das Funktionieren des zirkadianen Systems sei, aber Temperatur, Aktivitäts- und Hormonwerte als „mittlere Manager“ dienten, die sicherstellten, dass alle anderen Uhren pünktlich liefen. Lägen sie nicht im Zeitplan, könnte das dazu führen, dass eine ganze Reihe von Körperprozessen beeinflusst würde, was wiederum Auswirkungen auf die Genesung haben könne.

Möglicher Einsatz von Chronotherapien

Er gibt zu bedenken, dass mehr Forschung notwendig ist, um festzustellen, ob die Ergebnisse auf Menschen übertragen werden können.

Wenn ja, könnten zirkadiane Therapien letztendlich Teil des Behandlungsspektrums werden. Dazu gehörten z. B. Fenster in den Zimmern der Patienten, damit sie morgens hellem Tageslicht ausgesetzt sind, die Planung der Mahlzeiten, des Schlafes, der Rehabilitation und der Operation zu optimalen Tageszeiten und auch dafür zu sorgen, dass die Umgebung auf der Intensivstation nachts mit minimalen Unterbrechungen so dunkel wie möglich gehalten wird.

Und Watkins ergänzt: „Das bloße Erkennen, dass die Funktion vieler Uhren durch eine Verletzung des Rückenmarks gestört wird, deutet darauf hin, dass einfache Dinge zum Zurücksetzen dieser Uhren helfen könnten“.

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