Biologische Uhren in der Koordination zentraler und peripherer physiologischer Prozesse // Biological clocks – coordinators of central and peripheral physiological processes

Journal für Neurologie, Neurochirurgie und Psychiatrie 2017; 18 (2): 43-47

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Keywords: chronodisruption,  Chronotherapie,  Kortisol,  Uhrengene,  zirkadiane Uhr,  chronodisruption,  chronotherapy,  circadian clock,  clock genes,  cortisol

A ubiquitous network of cellular circadian clocks regulates physiology and behavior along the 24-hr day cycle. A central pacemaker located in the suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus aligns endogenous rhythms with the external light-dark cycle. Via neuronal and humoral signals the SCN resets subordinate clocks in central and peripheral tissues and, in this way, coordinates different physiological processes throughout the body. Modern life styles frequently lead to disruptions of the endogenous clock system, increasing the risk for several metabolic and neuro-psychiatric disorders. The hormones melatonin and cortisol are important factors in the stabilization of the circadian clock system, serving as internal zeitgebers of peripheral and central rhythms. Chrono-therapies such as daytime-adjusted drug application or the stabilization of endogenous rhythms by timed zeitgeber application have preventive as well as curative potential and may become important tools as supplements for more conventional therapies, in particular for chronic diseases.

Kurzfassung: Ein ubiquitäres Netzwerk zellulärer zirkadianer Uhren reguliert Physiologie und Verhalten im Tagesrhythmus. Ein zentraler Schrittmacher im Nucleus suprachiasmaticus (SCN) des Hypothalamus synchronisiert die innere Rhythmik mit dem äußeren Licht-Dunkel-Zyklus. Über neuronale und humorale Signalwege synchronisiert er nachgeschaltete Uhren in Gehirn und Peripherie untereinander und sorgt so für die zeitliche Koordination unterschiedlicher physiologischer Prozesse. Moderne Lebensbedingungen können zu Störungen im Uhrensystem führen. Dies erhöht das Risiko für eine ganze Reihe metabolischer und neuropsychiatrischer Erkrankungen. Wichtige Faktoren in der Stabilisierung der endogenen Rhythmik sind die Hormone Melatonin und Kortisol. Sie dienen als interne Zeitgeber für die Koordination peripherer und zentraler Rhythmen. Chrono-Therapien wie die tageszeitlich optimierte Applikation von Wirkstoffen, aber auch die Stabilisierung der endogenen Rhythmik durch gezielten Zeitgebereinsatz als präventive oder kurative Maßnahme, können wichtige Hilfsmittel für die Unterstützung konventioneller Behandlungsformen bei insbesondere chronischen Erkrankungen sein.