Eine Frau liegt mit einem Smartphone im Bett.
Bildrechte: imago/Science Photo Library

Melanopsin Warum künstliches Licht die innere Uhr durcheinander bringt

Trifft Licht auf bestimmte Augenzellen, senden die einen Botenstoff an das Gehirn und regulieren damit die innere Uhr. Deshalb beeinträchtigt künstliches Licht von Computern oder Telefonen den Schlaf. Forscher haben den Prozesse jetzt entschlüsselt.

Eine Frau liegt mit einem Smartphone im Bett.
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Viele Menschen schlafen schlecht, wenn sie vor dem Zubettgehen auf Smartphone oder Laptop gelesen oder Fernsehen geguckt haben. Ursache dafür ist blaues Bildschirmlicht, das die innere Uhr durcheinander bringt. Neue Forschungen zeigen, wie dieser Prozess auf molekularer Ebene genau abläuft. Auf Basis dieser Erkenntnisse wollen Wissenschaftler neue Therapien gegen Schlaflosigkeit, Migräne und Verdauungsstörungen entwickeln.

Melanopsin steuert die innere Uhr

Eine zentrale Rolle bei der Steuerung des zirkadianen Rhythmus (Schlaf-Wach-Rhythmus im Verlauf von 24 Stunden) spielt das Eiweiß Melanopsin. Es wird in einer kleinen Schicht lichtsensibler Zellen in der Netzhaut produziert und wirkt auf das Gehirn. Dort kann es unter anderem das Hormon Melatonin hemmen, das den Schlaf reguliert. Ein Team von Medizinern des kalifornischen Salk-Instituts um Professor Satchin Panda zeigt in einer Studie neue Details über das Wechselspiel von Melanopsin und seinen Gegenspielern auf molekularer Ebene.

Für die im Fachblatt "Cell Reports" veröffentlichte Studie experimentierten die Salk Forscher mit den Zellen in der Retina von Mäusen. Sie nutzten kleine molekulare Werkzeuge, um die Melanopsin-Produktion anzuregen. Dabei stellten sie fest, dass einige dieser Zellen ihre Lichtreaktion länger aufrechterhalten konnten, wenn sie wiederholten Lichtimpulsen ausgesetzt waren. Andere Zellen wiederum wurden desensitisiert, ein Prozess, der eine Überstimulation verhindern soll.

Die überraschende Erkenntnis: Bislang waren die Forscher davon ausgegangen, dass Proteine der sogenannten Arrestine die Aktivität der lichtsensiblen Rezeptoren stoppen (desensitisieren). Nun zeigte sich, dass eines dieser Arrestine sogar einen entscheidenden Anteil daran hatte, die Lichtreaktion zu verlängern. Es hilft bei der Regeneration von Melanopsin in den Augenzellen. Auf diese Weise ergibt sich ein System aus zwei Schritten: Ein Arrestin stoppt die Reaktion, das andere regt die Regeneration von Melanopsin an. Werden diese beiden Schritte in raschem Wechsel ausgeführt, scheint es, also ob die Lichtzellen kontinuierlich auf Licht reagieren.

"Im Vergleich mit anderen Lichtwahrnehmungszellen im Auge zeigt sich, dass die Meanopsin-Zellen so lange reagieren, wie das Licht anhält und sogar einige Sekunden länger", sagt Ludovic Mure, Erstautor der Studie. "Das ist kritisch, weil unsere inneren Uhren nur auf längere Beleuchtung reagieren sollen."

Blaulichtfilter helfen beim Einschlafen

Wie stark der Einfluss der inneren Uhr auf die Gesundheit ist, zeigen aktuell eine ganze Reihe von Studien. Die Mediziner glauben, dass Störungen der circadianen Rhythmik neben Schlafstörungen auch Konzentrationsprobleme, Fettleibigkeit, Insulin-Insuffizienz oder Verdauungsstörungen auslösen können.

Hoffnungen setzen die Forscher der Arbeitsgruppe von Satchin Panda in die "Opsinamiden". Das sind Eiweiße, die bei Mäusen die Melanopsin-Reaktion stoppten, ohne die Sehfähigkeit der Tiere zu beeinflussen. So wollen die Mediziner unter anderem Lichtempfindlichkeit bei Migränepatienten besser therapieren.

Wer vor dem Zubettgehen nicht auf Onlineartikel oder Serien verzichten möchte, kann sich aber jetzt schon helfen. Der Nachtmodus von Microsoft Windows oder andere Nighshift-Apps und Blaulichtfilter filtern blaues Licht aus den Displays. Der Bildschirm erscheint dadurch in rotem Licht, das das Einschlafen deutlich weniger behindert.

Dieses Thema im Programm: MDR Jump | 08. Oktober 2018 | 08:45 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 03. Dezember 2018, 13:16 Uhr