Zelfs als we niet aan het werk zijn, lopen we op de klok – onze biologische klok, wel te verstaan.

Een systeem van biologische klokken regelt het dagelijkse, of circadiane, ritme van het lichaam. Deze ruwweg 24-uurs cycli van fysieke, mentale en gedragsveranderingen worden aangetroffen in de meeste organismen, van mensen tot fruitvliegen, planten en zelfs minuscule microben. Circadiane ritmen bepalen slaappatronen, dragen bij tot jetlag en zijn verantwoordelijk voor het groggy gevoel dat u wellicht ervaart na het “vooruitspringen” voor de zomertijd komend weekend. Onderzoek, ondersteund door het National Institutes of Health, heeft aangetoond dat circadiane ritmes ook invloed hebben op de hormoonproductie, honger, celregeneratie en lichaamstemperatuur en in verband worden gebracht met zwaarlijvigheid, depressie en seizoensgebonden affectieve stoornis.

Wat laat ze tikken?

Biologische klokken zijn niet gemaakt van radertjes en wieltjes, maar eerder van groepen op elkaar inwerkende moleculen in cellen door het hele lichaam. Een “moederklok” houdt alles synchroon. Bij gewervelde dieren, waaronder mensen, bevindt de hoofdklok zich in de hersenen. De onze ligt in de hypothalamus in een groep zenuwcellen die de suprachiasmatische kern of SCN wordt genoemd.

De klokken van het lichaam worden gedeeltelijk aangestuurd door interne factoren, waaronder talrijke genen en de eiwitten die zij produceren. In 2006 ontdekten onderzoekers van de University of California, Irvine, dat een eiwit met de toepasselijke naam CLOCK een essentieel onderdeel is van het sturen van circadiane ritmes in mensen, fruitvliegen, muizen, schimmels en andere organismen. Tegenover CLOCK staat een stofwisselingseiwit genaamd SIRT1, dat het energiegebruik in cellen registreert. Verstoringen in het evenwicht tussen CLOCK en SIRT1 kunnen leiden tot verstoring van de slaap en meer honger. Als de eiwitten chronisch uit balans blijven, kan dit bijdragen aan obesitas.

Biologische klokken worden ook beïnvloed door signalen uit de omgeving – voornamelijk licht en duisternis. De SCN bevindt zich net boven de oogzenuwen, die informatie van de ogen doorgeven aan de hersenen, en is dus ideaal gepositioneerd om informatie te ontvangen over de hoeveelheid binnenkomend licht. Wanneer er minder licht is, zoals na zonsondergang, stuurt de SCN de hersenen om meer melatonine aan te maken, een hormoon dat je slaperig maakt. Op deze manier stuurt de hoofdklok onze slaap-waakcycli.

Circadiane ritmes zijn misschien wel het beroemdst bij jetlag, wanneer het passeren van meerdere tijdzones de klok van je lichaam doet afwijken van die van je polshorloge. Het “verliezen” of “winnen” van tijd tijdens vliegreizen kan je lichaam gedesoriënteerd laten voelen, vooral als het daglicht verwacht terwijl het eigenlijk donker is, of vice versa. Uiteindelijk is uw lichaam in staat zijn circadiane ritme aan de nieuwe omgeving aan te passen. Maar als u terugreist, wordt het weer verstoord, waardoor een nieuwe reset nodig is.

Tijd voor behandeling

Inzicht in het circadiane ritme kan onderzoekers helpen bij het vinden van betere behandelingen voor slaapstoornissen, jetlag, depressie en zelfs kanker.

Zo hebben onderzoekers van de University of North Carolina-Chapel Hill bij muizen de activiteit van DNA-reparatiesystemen op verschillende tijdstippen van de dag gemeten en ontdekten dat deze ’s middags en ’s avonds het meest actief waren. Omdat sommige kankermedicijnen zich richten op DNA-reparatiesystemen, zouden de medicijnen effectiever kunnen zijn als ze eerder op de dag worden toegediend, wanneer het lichaam minder actief is in het repareren van beschadigde kankercellen.

Ook zou het onderzoeken van de interactie van metabolische eiwitten die betrokken zijn bij het circadiane ritme, zoals CLOCK en SIRT1, kunnen leiden tot de ontwikkeling van medicijnen die gericht zijn op obesitas en diabetes.

Learn More:

• Circadian Rhythm Affects Memory

Dit Inside Life Science-artikel werd aan LiveScience verstrekt in samenwerking met het National Institute of General Medical Sciences, onderdeel van de National Institutes of Health.