{"id":45779,"date":"2023-05-03T00:55:39","date_gmt":"2023-05-03T07:55:39","guid":{"rendered":"https:\/\/www.chronobiology.com\/?p=45779"},"modified":"2023-05-03T00:55:39","modified_gmt":"2023-05-03T07:55:39","slug":"circadianer-rhythmus-neue-forschungen-zeigen-wie-die-innere-uhr-reguliert-wird-und-was-eine-fehlausrichtung-bewirkt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/dev.chronobiology.com\/de\/circadianer-rhythmus-neue-forschungen-zeigen-wie-die-innere-uhr-reguliert-wird-und-was-eine-fehlausrichtung-bewirkt\/","title":{"rendered":"Circadianer Rhythmus: Neue Forschungen zeigen, wie die innere Uhr reguliert wird, und was eine Fehlausrichtung bewirkt"},"content":{"rendered":"<p>Neue Forschungsergebnisse eines multidisziplin\u00e4ren Teams tragen dazu bei, jene Mechanismen hinter <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/circadiane-rhythmen-neu-einstellen\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">circadianen Rhythmen<\/a> zu beleuchten, und bieten neue Hoffnung f\u00fcr den Umgang mit <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/sozialer-jetlag-wirkt-sich-negativ-auf-gedaechtnis-stimmung-und-mehr-aus\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Jetlag<\/a>, Schlaflosigkeit und anderen Schlafst\u00f6rungen. Mithilfe innovativer Kryo-Elektronenmikroskopie-Techniken haben die Forscher die Struktur des Photosensors f\u00fcr den zirkadianen Rhythmus und sein Ziel in Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) identifiziert, einem der wichtigsten Organismen, die zur Untersuchung des circadianen Rhythmus verwendet werden. Die aktuelle Forschungsarbeit \u201eCryptochrome-Timeless Structure Reveals Circadian Clock Timing Mechanisms\u201c wurde<a href=\"https:\/\/www.nature.com\/articles\/s41586-023-06009-4\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"> in der Fachzeitschrift Nature ver\u00f6ffentlicht.<\/a><\/p>\n<h2>Cryptochrome bei der Einstellung der inneren Uhr beteiligt<\/h2>\n<p><a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/wp-content\/uploads\/2023\/05\/shutterstock_1039953274.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\"alignright wp-image-45804 size-medium\" title=\"shutterstock 1039953274\" src=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/wp-content\/uploads\/2023\/05\/shutterstock_1039953274-300x200.jpg\" alt=\"shutterstock 1039953274\" width=\"300\" height=\"200\" srcset=\"https:\/\/dev.chronobiology.com\/wp-content\/uploads\/2023\/05\/shutterstock_1039953274-300x200.jpg 300w, https:\/\/dev.chronobiology.com\/wp-content\/uploads\/2023\/05\/shutterstock_1039953274-768x512.jpg 768w, https:\/\/dev.chronobiology.com\/wp-content\/uploads\/2023\/05\/shutterstock_1039953274.jpg 1000w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a>Die Forschung konzentrierte sich auf Cryptochrome von Fruchtfliegen, Schl\u00fcsselkomponenten der circadianen Uhren von Pflanzen und Tieren, einschlie\u00dflich Menschen. Cryptochrome stellen eine Proteingruppe dar, die sogar in den \u00e4ltesten aller Pflanzenarten vertreten ist und die <a href=\"https:\/\/www.eurekalert.org\/pub_releases\/2016-10\/uoc--aps102016.php\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">bei Dunkelheit aktiv wird<\/a>. Diese Proteine sind daran beteiligt, Tieren zu signalisieren, wann es an der Zeit ist, zu wandern. Sie helfen Pflanzen, zu wissen, wann sie gedeihen sollen und sind sogar am Wachstum von menschlichen Krebszellen involviert.In Fliegen und anderen Insekten dienen Kryptochrome, die durch <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/blaues-licht-in-der-nacht-behindert-die-fettverbrennung-und-den-energiestoffwechsel\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">blaues Licht<\/a> aktiviert werden, als prim\u00e4re Lichtsensoren f\u00fcr die Einstellung des circadianen Rhythmus. Das Ziel des Cryptochrom-Fotosensors, bekannt als &#8222;Timeless&#8220; (TIM), ist ein gro\u00dfes, komplexes Protein, das zuvor nicht abgebildet werden konnte und dessen Wechselwirkungen mit dem Cryptochrom daher nicht gut verstanden sind.<\/p>\n<p>Circadiane Rhythmen funktionieren \u00fcber genetische R\u00fcckkopplungsschleifen. Die Forscher fanden heraus, dass das TIM-Protein zusammen mit seinem Partner, dem Period (PER)-Protein, zusammenwirkt, um jene Gene zu hemmen, die f\u00fcr ihre eigene Produktion verantwortlich sind. Mit geeigneten Verz\u00f6gerungen zwischen den Ereignissen der <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/zeitlich-beschraenktes-essen-veraendert-die-genexpression-im-gesamten-koerper\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Genexpression<\/a> und -repression wird eine Oszillation der Proteinspiegel etabliert. Diese Oszillation stellt \u201edas Ticken der Uhr dar und scheint ziemlich einzigartig f\u00fcr den circadianen Rhythmus zu sein. Blaues Licht ver\u00e4ndert die Chemie und Struktur des Flavin-Cofaktors von Cryptochrom, was es dem Protein erm\u00f6glicht, das TIM-Protein zu binden und die F\u00e4higkeit von TIM zu hemmen, die Genexpression zu unterdr\u00fccken und dadurch die Oszillation zur\u00fcckzusetzen.<\/p>\n<p>Die neuen Methoden erm\u00f6glichten es den Wissenschaftlern, detaillierte Bilder der Proteinstrukturen zu erhalten und wertvolle Einblicke in ihre Funktion zu gewinnen. Diese Forschung vertieft nicht nur das Verst\u00e4ndnis dar\u00fcber, wie der ciradiane Rhythmus reguliert wird, sondern er\u00f6ffnet auch neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr die Entwicklung von Therapien, die auf verwandte Prozesse abzielen. Ein unerwartetes Ergebnis der Studie gibt Aufschluss dar\u00fcber, wie <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/schlechte-schlafqualitaet-schaedigt-die-dna\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">DNA-Sch\u00e4den<\/a> in einer Zelle repariert werden. Cryptochrome sind eng verwandt mit einer Familie von Enzymen, die an der Reparatur von DNA-Sch\u00e4den beteiligt sind, den so genannten Photolyasen.<\/p>\n<h2>Besseres Verst\u00e4ndnis \u00fcber das menschliche Schlafverhalten<\/h2>\n<p>Die Studie bietet auch eine Erkl\u00e4rung f\u00fcr die genetische Variation von Fliegen, die es ihnen erm\u00f6glicht, sich an h\u00f6here Breiten anzupassen, wo die Tage im Winter k\u00fcrzer sind, und es k\u00fchler ist. Diese Fliegen haben eher eine bestimmte genetische Variante, die eine Ver\u00e4nderung des TIM-Proteins beinhaltet, und es war nicht klar, warum diese Variation ihnen helfen k\u00f6nnte. Die Forscher fanden heraus, dass aufgrund der Art und Weise, wie das Cryptochrom TIM bindet, die Variation die Affinit\u00e4t von TIM zum Cryptochrom verringert. Die Wechselwirkung zwischen den Proteinen wird dann moduliert und die F\u00e4higkeit des Lichts, die Schwingung zur\u00fcckzusetzen, wird ver\u00e4ndert, wodurch die circadiane Uhr ver\u00e4ndert und die Ruhezeit der Fliege verl\u00e4ngert wird, was ihr hilft, den Winter zu \u00fcberleben.<\/p>\n<p>Einige der Wechselwirkungen, die die Forscher in den Fruchtfliegen sehen, k\u00f6nnen auf menschliche Proteine \u200b\u200babgebildet werden. Laut den Experten kann die Studie dabei helfen, die wichtigsten Wechselwirkungen zwischen Komponenten zu verstehen, die das <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/melatonin-und-myopie-wie-das-schlafverhalten-mit-kurzsichtigkeit-in-verbindung-steht\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Schlafverhalten<\/a> von Menschen regulieren, beispielsweise wie die kritischen Verz\u00f6gerungen im grundlegenden Timing-Mechanismus in das System eingebaut werden.<\/p>\n<h2>Circadiane St\u00f6rungen behindern die Neurogenese<\/h2>\n<p>Neue Forschungen an der University of Massachusetts Amherst konzentrierten sich auf die Grundursache f\u00fcr nachteilige gesundheitliche Auswirkungen durch <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/circadiane-schlafstoerungen-und-chronobiologie-2\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">St\u00f6rungen des circadianen Rhythmus<\/a> des K\u00f6rpers, die typischerweise aufgrund von Jetlag und wechselnde Arbeitsschichten auftreten.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/wp-content\/uploads\/2023\/05\/shutterstock_622200797.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\"alignright wp-image-45788 size-medium\" title=\"shutterstock 622200797\" src=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/wp-content\/uploads\/2023\/05\/shutterstock_622200797-300x180.jpg\" alt=\"shutterstock 622200797\" width=\"300\" height=\"180\" srcset=\"https:\/\/dev.chronobiology.com\/wp-content\/uploads\/2023\/05\/shutterstock_622200797-300x180.jpg 300w, https:\/\/dev.chronobiology.com\/wp-content\/uploads\/2023\/05\/shutterstock_622200797-768x462.jpg 768w, https:\/\/dev.chronobiology.com\/wp-content\/uploads\/2023\/05\/shutterstock_622200797.jpg 1000w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><\/a>Die <a href=\"https:\/\/www.eneuro.org\/content\/10\/3\/ENEURO.0359-22.2023\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">in der Zeitschrift eNeuro ver\u00f6ffentlichte Forschungsarbeit<\/a> zeigt, dass das Gen f\u00fcr die circadiane Uhr Cryptochrom 1 (Cry 1) die Neurogenese bei Erwachsenen reguliert \u2013 die fortlaufende Bildung von Neuronen im Hippocampus des Gehirns. Die<a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/erzeugung-neuer-neuronen-im-gehirn-als-strategie-gegen-neurodegenerative-erkrankungen\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"> Neurogenese<\/a> von Erwachsenen unterst\u00fctzt Lernen und <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/intermittierendes-fasten-verbessert-das-gedaechtnis-und-kann-den-kognitiven-rueckgang-verlangsamen\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Ged\u00e4chtnis<\/a>, und eine St\u00f6rung wurde mit Demenz und psychischen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Circadiane St\u00f6rungen wirken sich auf viele Dinge aus. Es gibt Verbindungen zu <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/forschungen-entdecken-neue-wege-um-krebstherapien-zu-verbessern\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Krebs<\/a>, Diabetes und Bluthochdruck sowie nachteilige Auswirkungen auf die Neurogenese.<\/p>\n<p>Die Zellgeburt und das \u00dcberleben im erwachsenen Hippocampus werden durch eine circadiane Uhr reguliert, sodass ihre St\u00f6rung den Prozess der Neurogenese st\u00f6ren kann. Die Ergebnisse st\u00fctzen die Hypothese, dass es diese innere Fehlausrichtung ist, dieser Zustand der Desynchronit\u00e4t zwischen und innerhalb von Organen, der w\u00e4hrend des Jetlags auftritt, der f\u00fcr die nachteiligen Auswirkungen auf die Neurogenese verantwortlich ist \u2013 und f\u00fcr andere nachteilige gesundheitliche Auswirkungen durch circadiane St\u00f6rungen.<\/p>\n<h2>Circadiane Fehlausrichtung bei Jetlag<\/h2>\n<p>Um ihre Hypothese zu testen, untersuchten die Forscher die Zellgeburt und -differenzierung bei syrischen Hamstern mit einer rezessiven Mutation im Cry-1-Gen, die die Uhr unter konstanten Bedingungen beschleunigt und ihre F\u00e4higkeit, sich als Reaktion auf Licht zu verschieben, dramatisch beschleunigt. Die Forscher nannten die Mutation, die in fr\u00fcheren Forschungen entdeckt wurde, Duper. Das Forschungsteam testete auch eine Kontrollgruppe von Hamstern ohne die Duper-Mutation. Beide durchliefen die gleiche Abfolge von Ver\u00e4nderungen im <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/helles-licht-ist-gut-fuer-die-herzgesundheit\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Lichtzyklus<\/a>. Sie simulierten Jetlag in Form von achtst\u00fcndigen Vorl\u00e4ufen und Versp\u00e4tungen in acht Intervallen von 16 Tagen. In der Mitte des Experiments wurde ein Zellgeburtsmarker gegeben. Die Ergebnisse zeigten, dass Jetlag kaum Auswirkungen auf die Zellgeburt hat, aber Zellen davon abh\u00e4lt, Neuronen zu werden. Duper sind immun gegen diesen Effekt von Phasenverschiebungen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die circadiane Fehlausrichtung beim Jetlag entscheidend ist.<\/p>\n<p>Das ultimative Ziel der Forscher ist es, das Verst\u00e4ndnis der an der biologischen Uhr des Menschen beteiligten Wege zu verbessern, was zur Vorbeugung oder Behandlung der Auswirkungen von Jetlag, <a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/schichtarbeit-beeinflusst-unsere-biologischen-rhythmen-negativ-2\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Schichtarbeit<\/a> und St\u00f6rungen des circadianen Rhythmus f\u00fchren k\u00f6nnte.<\/p>\n<p>Jetzt wird sich das Team einer \u201egro\u00dfen unbeantworteten Frage\u201c zuwenden, n\u00e4mich \u201eob es der Betrieb der circadianen Uhren im Hippocampus ist, der direkt durch Verschiebungen des Licht-Dunkel-Zyklus reguliert wird, oder ob die Neurogenese von biologischen Uhren gesteuert wird, die in Zellen an anderen Stellen im K\u00f6rper arbeiten.\u201c Eine andere M\u00f6glichkeit, die die Forscher f\u00fcr wahrscheinlicher halten, ist, dass der Master-Schrittmacher im Nucleus suprachiasmaticus des<a href=\"https:\/\/www.chronobiology.com\/de\/alterungsprozess-wird-laut-forschern-von-bestimmen-hirnzellen-im-hypothalamus-bestimmt\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"> Hypothalamus im Gehirn d<\/a>ie Lichtverschiebung erkennt und sie dann an die Stammzellpopulation weiterleitet, die sich im Hippocampus teilen und differenzieren muss.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Neue Forschungsergebnisse eines multidisziplin\u00e4ren Teams tragen dazu bei, jene Mechanismen hinter circadianen Rhythmen zu beleuchten, und bieten neue Hoffnung f\u00fcr den Umgang mit Jetlag, Schlaflosigkeit und anderen Schlafst\u00f6rungen. 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