Chronobiologie Haarwurzeln zeigen, wie die innere Uhr tickt

Anbieter zum Thema

Charitè Universitätsklinikum Champus Charite Mitte

NETZSCH-Gerätebau GmbH

a1-envirosciences GmbH

LAB-SUPPLY

Eule oder Lerche? Nicht nur die präferierte Wach-Zeit ist eine Frage der Chronobiologie. Auch Wirksamkeit von Medikamenten kann sich signifikant unterscheiden, wenn sie auf den jeweiligen Chronotyp abgestimmt ist. Bislang ließ dieser sich nur durch aufwändige Melatoninanalysen im Speichel bestimmen. Ein neuer Test ermittelt den Chronotyp nun durch eine schnelle Genanalyse von Haarwurzeln.

Die Uhrzeit ist umgestellt, der Körper noch nicht: Viele Menschen nehmen ihre innere Uhr nach der Zeitumstellung besonders deutlich wahr. Sie empfinden eine Art Jetlag, weil Uhrzeit und Körperrhythmus nicht mehr übereinstimmen. Der Biorhythmus beeinflusst jedoch nicht nur den Schlaf, sondern auch den Stoffwechsel und sogar die Wirkung von Medikamenten. „Zum Beispiel zeigen Studien, dass die Tageszeit, zu der bestimmte Krebsimmuntherapien verabreicht werden, deren Wirksamkeit entscheidend beeinflussen kann“, sagt Prof. Achim Kramer, Leiter des Arbeitsbereichs Chronobiologie an der Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin der Charité. „Das liegt vermutlich daran, dass – wie die meisten Organe unseres Körpers – auch das Immunsystem einem etwa 24-stündigen Rhythmus folgt. Und der ist individuell unterschiedlich.“

Diesen individuellen Takt der inneren Uhr in Diagnostik und Therapie systematisch zu berücksichtigen, ist Ziel der zirkadianen Medizin. In einem neuen Sonderforschungsbereich unter Leitung von Achim Kramer arbeiten Wissenschaftler der Charité und der Universität zu Lübeck daran, das Forschungsfeld voranzubringen. Voraussetzung für eine zirkadiane Medizin sind Methoden, die es erlauben, den Biorhythmus möglichst unkompliziert festzustellen. Das war bislang schwierig. „Die bisherige Standardmethode misst das Dunkelhormon Melatonin im Speichel, und zwar bei schwachem Licht über mehrere Stunden“, erklärt Kramer. „Das lässt sich nur im Labor umsetzen und ist zu aufwändig für die breite Anwendung.“

Typ-2-Diabetes und Übergewicht – Essenszeit beeinflusst Risiko

Warum frühes Essen gesünder ist

17 Gene in Haarwurzeln enthüllen die innere Uhr

Mit seinem Team hat Kramer nun einen Test entwickelt, der den Takt der inneren Uhr anhand von Haaren ermittelt, oder genauer: anhand der Zellen von wenigen Haarwurzeln. „In diesen Zellen bestimmen wir die Aktivität von 17 Genen, die zur molekularen Uhr gehören oder durch sie gesteuert werden“, erklärt der Chronobiologe. „Aus diesem Muster lässt sich mithilfe maschinellen Lernens berechnen, zu welchem Zeitpunkt im Tagesrhythmus sich die Person befindet. Eine einzige Probe reicht dafür aus.“

In der aktuellen Studie zeigten die Forschenden, dass der neue Test den individuellen zirkadianen Rhythmus ähnlich gut ermittelt wie die bisherige Standardmethode. „Die Haaranalyse ist allerdings ungleich einfacher durchzuführen, das macht die Methode so wertvoll“, betont Kramer. Dass sich der Test für die Anwendung in der Breite eignet, konnte das Team schon belegen: Mehr als 4.000 Menschen sendeten von zu Hause ihre Haarproben ein, um ihren Chronotyp bestimmen zu lassen.

Wie Alter, Geschlecht und Lebensstil an der inneren Uhr drehen

Die Analyse dieser Stichprobe bestätigte erstmals in großem Umfang anhand von biologischen Messungen Erkenntnisse, auf die schon Befragungen hingedeutet hatten. So belegten die Analysen zum Beispiel: Der Biorhythmus hängt vom Alter ab. Das bedeutet dass Menschen mit Mitte 20 im Mittel rund eine Stunde später müde werden als Über-50-Jährige.

Und noch ein Phänomen wurde durch die genetischen Analysen bekräftigt: Frauen sind etwas früher müde als Männer. Die innere Uhr bei den getesteten Frauen läutet im Schnitt etwas früher die Nacht ein als bei den Männern. Der Unterschied, den die aktuelle Studie ergeben hat, ist mit sechs Minuten allerdings kleiner als der in Fragebogenstudien ermittelte. „Wir gehen dennoch davon aus, dass sich das Geschlecht auf die innere Uhr auswirkt, denn Geschlechtshormone haben auch in anderen Studien einen Einfluss auf die biologische Taktung gezeigt“, erläutert Kramer.

Insgesamt entsteht der Chronotyp eines Menschen aus mehreren Faktoren. „Genetische Veranlagung, Alter, Geschlecht und Lebensstil spielen zusammen“, sagt der Chronobiologe. „Und deshalb können sich die inneren Uhren einzelner Menschen deutlich unterscheiden.“ Überrascht hat die Forschenden, wie stark der Lebensstil den Biorhythmus beeinflusst. Die Studiendaten zeigen: bei erwerbstätigen Menschen ist der innere Taktgeber rund eine halbe Stunde früher aktiv als bei nicht erwerbstätigen Personen.

Zeitumstellung – Belastungsprobe für die innere Uhr

Bildergalerie mit 14 Bildern

Nächster Schritt: zirkadiane Medizin

Um den neuen Test weiter zu etablieren, arbeitet das Forschungsteam daran, ihn für Routinelabore zu standardisieren. Dann kann er künftig noch einfacher medizinisch genutzt werden – beispielsweise als Basis für eine Schlafberatung oder zur Diagnose von Schlafrhythmusstörungen. Auch die zirkadiane Medizin rückt näher. Mit dem Test lässt sich nun überprüfen, ob Therapien, die sich nach dem individuellen Takt der inneren Uhr richten, besser wirken oder weniger Nebenwirkungen haben als ohne zeitliche Anpassung.

Originalpublikation: Maier B et al. HairTime: A noninvasive assay for estimating circadian phase from a single hair sample, PNAS 2026 Mar 25; DOI: 10.1073/pnas.2514928123

(ID:50805511)