Circadiaans ritme

De circadiaans ritme is het vermogen om zich relatief onafhankelijk van externe invloedsfactoren te oriënteren. Dit vermogen is cruciaal voor lichaamsfuncties zoals hormoonafscheiding of bloeddruk. Een abrupte verandering van tijdzone zorgt ervoor dat het horloge zijn evenwicht verliest en zich manifesteert in een jetlag.

Wat is het circadiane ritme?

Net als de meeste andere organismen hebben mensen ook een interne klok waarmee ze zich in de tijd kunnen oriënteren zonder naar een echte klok te kijken. Het circadiane ritme wordt ook wel genoemd biologische klok geeft aan en komt overeen met deze interne klok. Het geeft mensen de mogelijkheid om zich onafhankelijk van externe factoren een beeld van tijd te vormen.

De circadiane klok controleert periodiek terugkerende activiteiten zoals slapen, reproduceren of eten met een zekere regelmaat. Deze acties voor het behoud van leven en soorten vinden relatief onafhankelijk plaats van externe factoren en feitelijk tijdsbewustzijn in een relatief constant ritme.

De interne klok past zich door hersynchronisatie aan de veranderende lengte van de dag aan na een seizoenswisseling. Omdat de interne klok te snel hersynchroniseerd moet worden bij het reizen naar andere tijdzones, is er aanvankelijk een gebrek aan overeenstemming. Deze mismatch tussen de interne en de werkelijke tijd wordt ook wel jetlag genoemd in verband met reizen over lange afstanden.

Functie en taak

Veel vitale lichaamsfuncties vereisen periodieke coördinatie. De lichaamstemperatuur van de mens moet bijvoorbeeld op deze manier worden gecoördineerd. Hetzelfde geldt voor bloeddruk, hartslag en urineproductie.

De hormoonafscheiding is ook afhankelijk van de temporele coördinatie. Niet alleen geslachtshormonen moeten periodiek worden gecoördineerd. Veel absoluut vitale lichaamsfuncties worden ook gecontroleerd door hormonen, en aangezien de hormoonbalans een nauw verweven systeem is, verwart een verkeerde coördinatie van een enkel hormoon het hele lichaam en kan dit zelfs levensbedreigende gevolgen hebben.

Aangezien de genoemde lichaamsfuncties niet onderhevig zijn aan enige bewuste controle, moeten ze onafhankelijk zijn van de feitelijke bewuste kennis van de tijd. Het circadiane ritme is verantwoordelijk voor de controle ervan. De interne klok van de mens ontvangt zijn informatie van gespecialiseerde fotoreceptoren in de korrelige laag van het netvlies.

De verantwoordelijke sensorische cellen worden ook wel lichtgevoelige ganglioncellen genoemd en zijn uitgerust met het fotopigment melanopsine. Ze bevinden zich tussen de ganglionlaag en de amacriene cellaag van het netvlies (retina), waar ze zijn verbonden met het retinohypothalamische kanaal, dat de door de cellen verzamelde informatie projecteert in de suprachiasmatische kern in de hypothalamus. De nucleus suprachiasmaticus is daarom het controlecentrum voor de interne klok. Hier worden de periodiek veranderende lichaamsfuncties in de tijd gecoördineerd.

Op moleculair niveau zijn verschillende genen betrokken bij het circadiane ritme, dat als het ware genetisch codeert voor de interne klok. Naast cryptochromen is het CLOCK-gen in deze context een van de belangrijkste genen. Het BMAL 1-gen, de PER 1 tot 3 genen en vasopressine of prepropressofysine staan ​​ook bekend als belangrijke moleculaire componenten van de interne klok.

Bij complexe interactie regelen ze zowel de transcriptie als de vertaling van zelfregulerende lussen in de feedback, die plaatsvinden over een periode van relatief precieze 24 uur. De genen PER 2 en BMAL 1 zijn licht- en temperatuurafhankelijk en worden bijvoorbeeld aan het begin van de dag getranscribeerd. Ze binden zich dan als dimeer aan de regulerende sequentie van het DNA en starten zo de transcriptie van de andere genen.

Ziekten en aandoeningen

Sommige slaapstoornissen zijn gerelateerd aan functionele stoornissen van de circadiane klok. Circadiane slaap-waakritmestoornissen worden vaak genoemd in de groep van deze slaapstoornissen. Het circadiane ritme zou mensen een ideale hoeveelheid slaap moeten geven en dus herstel in donkere fasen. In de lichtfasen wordt een hoog rendement behaald.

De circadiane klok wordt door externe stimuli aangepast aan de 24-uurs cyclus. Plotselinge afwijkingen van de gebruikelijke licht-donker-verandering verwarren het organisme omdat ze plaatsvinden in een onverwachte tijdsperiode. Omdat langeafstandsvluchten en veranderingen in de tijdzone in het bijzonder gepaard gaan met onverwachte licht-donkerveranderingen voor het organisme, zijn degenen die getroffen zijn door circadiane slaap-waakritmestoornissen vaak regelmatige langeafstandsreizigers.

Ook de blinden hebben vaak last van de storingen omdat ze de externe factoren voor synchronisatie missen. Hetzelfde geldt voor werknemers in ploegendienst, voor wie de slaapstoornis zich voornamelijk manifesteert als slaap of vermoeidheid op het "verkeerde moment". Voor ploegenarbeiders komt het ritme van de omgeving niet overeen met het ritme van licht-donkerveranderingen, wat tot problemen leidt bij het synchroniseren van de interne klok.

Chronische circadiane slaapstoornissen ontwikkelen zich vaak tot depressie of andere psychische aandoeningen. Een verstoorde interne klok kan ook causaal verband houden met een mutatie in de circadiane genen. Dergelijke mutaties resulteren in langere of kortere perioden van activiteit voor het individu, die meer of minder sterk kunnen afwijken van het gebruikelijke 24-uursritme.

Ziekten die verband houden met de circadiane klok zijn nog niet voldoende onderzocht, aangezien zelfs de bijbehorende genen een vrij recente ontdekking zijn. Ook het verband tussen het circadiane ritme en de genoemde slaapstoornissen behoeft nader onderzoek. Er zijn nauwelijks studies die zich bezighouden met het circadiane probleem op de voorgrond.