Ein Rezeptor im Gehirn reguliert den Schlaf-Wach-Rhythmus

Säugetiere – und also auch der Mensch – besitzen eine innere Uhr, nach der Schlaf- und Wachphasen innerhalb von jeweils 24 Stunden einander abwechseln. Diese „innere Uhr“ liegt in einem Gehirnareal mit hoher Dichte von Nervenzellen, dem sogenannten SC-Kern im Zwischenhirn. Unbekannt war aber bisher, was den Gang dieser Uhr bzw. was den Schlaf-Wachrhythmus reguliert.
Die Antwort auf diese Frage ist auch von medizinischem Interesse, weil durch Verschiebungen der Schlaf-Wach-Rhythmik, etwa infolge Schicht- und Nachtarbeit, die Entstehung von gesundheitlichen Störungen gefördert wird.
Kürzlich hat nun Dr. Achim Kramer vom „Institut für medizinische Immunologie“ der Charité während eines Forschungsaufenthaltes an der Harvard Medical School in Boston (USA) mit der dortigen Arbeitsgruppe um Professor Charles Weitz bestimmte Rezeptoren (Haftstrukturen) auf Nervenzellen in der Nachbarschaft des SC-Kerns als Dreh- und Angelpunkt bei der Steuerung von Schlaf- und Wachaktivitäten erkannt. Es handelt sich um sogenannte EGF-Rezeptoren, die dort in besonders hoher Konzentration zu finden sind. Kramer und die Arbeitsgruppe haben nun gefunden, dass ein im SC-Kern bisher unbekannter Signalstoff, nämlich TGF-alpha (Transforming Growth Factor-alpha) an den EGF-Rezeptor bindet. TGF-alpha wird von den Zellen des SC-Kerns (der inneren Uhr) pulsierend ausgeschüttet und beeinflusst durch die Bindung an die unmittelbar benachbarten EGF Rezeptoren die Wach-bzw. Schlafrhythmik.

Kramer und Wissenschaftler aus Boston erkannten dies durch Tests mit Hamstern. Unter 32 untersuchten Signalstoffen, die deren SC-Kern sezerniert, fand sich nur einer, nämlich TGF-alpha, der die 24-Stunden-Rhythmik der Tiere beeinflusst. Mit der Bindung an EGF-Rezeptoren wird offenbar ihre motorische Aktivität gehemmt.

Der EGF Rezeptor nimmt aber nicht nur durch seine Bindung von TGF- alpha Einfluss auf die Tagesrhythmen der Tiere. Er spielt auch die entscheidende Rolle bei der Wirkung von Licht auf die körperliche Aktivität nacht-aktiver Tiere. Licht nehmen sie über Photorezeptoren in der Netzhaut auf. Deren Nervenzellen bilden dann einen (noch nicht identifizierten) Signalstoff, der über Nervenbahnen ebenfalls zum EGF-Rezeptor im Zwischenhirn geleitet wird. Sobald der Signalstoff sich mit dem EGF-Rezeptor verbindet, beenden die Tiere ihr beliebtes Rennen im Laufrad.

Ihre Forschungsergebnisse haben Kramer und seine Mitarbeiter im renommierten Fachblatt „Science“ veröffentlicht ( 2001 [294] 2511-2515).