Wekker op zonne-energie

Verwondering klinkt door in de stem van prof. dr. J. Hoeijmakers. „Heel bijzonder dat mensen en dieren een klokmechanisme hebben dat zo mooi tikt.” De biologische klok boeide de Rotterdamse hoogleraar altijd al. Een publicatie in het wetenschappelijk tijdschrift Nature, anderhalve week geleden, zet hem en zijn afdeling celbiologie en genetica van de Erasmus Universiteit midden in de 'klokwereld'.

Een groot leger aan chronobiologen is op zoek naar de radertjes en veertjes van de biologische klok. Kennis over de werking ervan kan op termijn een oplossing bieden voor de jetlag en voor slaapproblemen door ploegendiensten en ouderdom.

Gelijkzetten
De Rotterdamse wetenschappers berichten over twee eiwitten die de biologische klok 'gelijkzetten' onder invloed van licht. Daarmee vormen ze een belangrijk onderdeel van de klok: „Zonder deze radertjes raakt hij helemaal van slag.” De twee eiwitten komen voor in het hele lichaam. Op twee plaatsen is de concentratie opvallend hoger: op het netvlies en in het centrum van de biologische klok, een hersengebiedje.

Dat centrum is niet groter dan een speldenknop. Het ligt vlak boven het punt waar de oogzenuwen elkaar kruisen en onderin de hypothalamus, het hersengedeelte dat onder meer de afgifte van hormonen regelt. De klok heeft grote invloed op het lichaam. „Het is moeilijk om processen op te noemen die er níet van afhankelijk zijn”, vat prof. dr. R. Buijs van het Nederlands Instituut voor Hersenonderzoek in Amsterdam samen. Samen met een Japans instituut was hij betrokken bij het Rotterdamse onderzoek.

Tandarts
Dankzij de biologische klok werken de nieren 's nachts op een lager pitje en wordt een toiletbezoek ons bespaard. De lichaamstemperatuur vertoont een dag-nachtritme, evenals de spijsvertering en hormoonspiegels. Verder zou je 's middags meer pijn kunnen verdragen dan 's morgens, iets om rekening mee te houden bij het maken van een afspraak bij de tandarts.

Ook de hartslag varieert: overdag is die hoger dan 's nachts, ook al ligt iemand 24 uur per dag op bed. Dat komt niet alleen door beweging overdag, maar ook door licht, verklaart Buijs. Licht activeert de klok, en die spoort op haar beurt 's morgens het hart aan sneller te gaan kloppen. Frappant is het grotere aantal hartinfarcten op de vroege ochtend in vergelijking met de rest van de dag. Buijs: „Bij veel mensen die overlijden aan een hartinfarct, vertoont de biologische klok afwijkingen. Deze bereidt die personen kennelijk slecht voor op de nieuwe dag, waardoor het hart de activiteit bij het opstaan niet aankan.”

De biologische klok reguleert behalve een 24-uursritme ook langere cyclussen, zoals de wisseling van de seizoenen. „Het 'slaaphormoon' melatonine speelt hier een belangrijke rol. De biologische klok zorgt ervoor dat de hersenen gedurende de nacht melatonine afgeven aan het bloed. Bij korte zomernachten duurt die afgifte korter dan in het donkere winterseizoen. Het lichaam kan dat meten.”

Winterdepressie
Licht speelt een belangrijke rol, zegt Buijs. Op het moment dat licht de beperkende factor wordt, ontstaan problemen. Het korten van de dagen bezorgt sommige mensen een winterdepressie. Hun biologische klok is ontregeld. „Zulke patiënten krijgen vaak lichttherapie. Ook een dagelijkse stevige wandeling helpt.”

„Ouderen hebben de neiging veel binnen te zitten, zeker in de koude winter. Bovendien neemt de oogfunctie af, er valt minder licht op hun netvlies. Daar komt nog eens bij dat ook de biologische klok zelf veroudert. Daardoor hebben ouderen vaak een slecht dag-nachtritme: overdag zijn ze slaperig terwijl ze 's nachts regelmatig wakker worden. Ook hier helpt veel licht: overdag houdt het alert zodat de mensen 's nachts beter slapen.”

Slaapproblemen doen zich ook voor als de interne klok voor- of achterloopt. Wisselende diensten zijn een belangrijke boosdoener. Bekend is de overgang van winter- op zomertijd: de klok gaat een uur vooruit. Dat levert de volgende ochtend meer verkeersongelukken op, niet alleen door het ene uurtje korter slapen. Het lichaam is door de biologische klok nog niet voorbereid op de nieuwe dag.

Een lange vliegtocht zorgt voor een groot tijdverschil en daardoor voor een jetlag. Als de biologische klok het lichaam vertelt dat het tijd is om te gaan slapen, begint in Tokio de nieuwe dag en is het in New York nog middag. Slaapproblemen zijn het gevolg, totdat de klok zich heeft aangepast aan het nieuwe licht-donkerritme.

Nog 3 dagen en er wordt flink geschud aan Buijs' eigen biologische klok. Dan vertrekt hij naar Japan om daar 4 maanden gastonderzoek te doen. Het vliegtuig komt om 9 uur 's morgens aan, als het in Nederland middernacht is. Ondanks het gemis van een volledige nacht gaat Buijs er direct aan de slag. Zijn devies: „Ik probeer zo snel mogelijk het ritme op te pakken. Misschien neem ik 's avonds een melatoninepilletje.”

Winterdepressie en jetlag

Radertjes in de biologische klok