De biologische klok ontcijferen
Onderzoekers van het LUMC proberen de biologische klok te ontcijferen. Die kennis kan helpen tegen luxeproblemen zoals een jetlag, maar ook bij ziektes. Moleculair neurobioloog Erno Vreugdenhil vertelt.
Waar zit de biologische klok?
‘Het is een klein hersengebiedje, van 20.000 zenuwcellen, dat rechtstreeks in contact staat met de ogen. Die zenuwknoop is gekoppeld met allerlei delen van het lichaam, waaronder alle organen. Als gevolg daarvan zit er een bepaald dagelijks ‘ritme’ in al onze organen. Dat voelt en herkent iedereen wel: er zijn van nature meer en minder geschikte tijden om te eten of te sporten. Iets leren gaat het ene moment gemakkelijker dan het andere. Dat wordt dus allemaal aangestuurd door het daglicht dat via je ogen die zenuwcellen bereikt.’
Is hij bij iedereen even sterk?
‘We hebben allemaal een biologische klok, zelfs dieren en planten. Denk aan algen in het water die ’s nachts naar de oppervlakte komen en overdag naar beneden zakken, om minder uv-licht op te vangen. Maar bij de een is hij sterker dan de ander. Sommige mensen kunnen veel beter tegen nachtdiensten of hebben minder last van jetlag. Vooral jongeren kunnen wel tegen een stootje. Ouderen moeten iets meer rekening houden met hun biologische klok. Maar voor de meeste mensen geldt: je hoeft niet weg te blijven op een feestje om je klok tevreden te stellen, hoor.
Het gekke is dat, terwijl de aarde in 24 uur ronddraait, bij mensen de biologische klok een cyclus van gemiddeld 24,3 uur heeft, met zelfs uitschieters tot 24,9 uur. Daardoor zijn we in het weekend geneigd later naar bed te gaan en later op te staan, en hebben we elke maandag een mini-jetlag.
En dan zijn er nog de verschillen tussen ochtend- en avondmensen. Gemiddeld zijn kinderen meer ochtendmensen, pubers en studenten avondmensen, en bij ouderen verschuift de activiteit weer meer naar de ochtend.’
Zouden voor studenten de colleges beter wat later dan 9 uur kunnen beginnen?
‘Totaal niet. Dat heeft een paar dagen effect, maar dan ben je eraan gewend, net als bij de overgang tussen zomer- en wintertijd. Het probleem is dat ons natuurlijke ritme iets langer is dan 24 uur. Daardoor zal het altijd een beetje lastig blijven om elke dag op dezelfde tijd op te staan.’
Wat hebben we aan kennis van de biologische klok in de zorg?
‘Kennis hierover is zeer belangrijk. Dat blijkt wel uit de toekenning van de Nobelprijs Geneeskunde in 2017 aan de ontdekkers van de biologische klok. Onze groep heeft onder meer aangetoond dat een verkeerd tikkende klok betrokken is bij zwaarlijvigheid en diabetes. Aan de andere kant hebben we laten zien dat een goede klok noodzakelijk is voor succesvolle veroudering. Momenteel zijn wij onderzoek aan het opzetten om kankergerelateerde vermoeidheid te bestuderen. Dertig procent van de mensen die van borstkanker zijn genezen heeft vijf jaar daarna nog last van extreme vermoeidheid. Vaak hebben ze een verstoord waak-/slaapritme, hun cortisol- en melatonineniveau volgen niet de gewone cyclus, kortom allerlei facetten die door de biologische klok worden aangestuurd functioneren niet goed. Je zou hun biologische klok dus willen versterken. Door muizen dezelfde chemo te geven die zij hebben gehad, proberen we te ontdekken waar het probleem zit, en waar de oplossing. Uiteindelijk levert dat misschien een farmacologische aanpak op. Of behandelingen, zoals lichttherapie. En leefstijladviezen: veel bewegen bijvoorbeeld.
Dat bewegen helpt weten we al heel lang. Als je een muis een ‘jetlag’ geeft door uren vroeger of later het licht aan te doen dan normaal, past zijn biologische klok zich daarna met een uur per etmaal aan. Maar bij een muis die in zijn kooi een loopwiel heeft, gaat het twee keer zo snel. Vandaar ook het advies als je naar New York gevlogen bent: meteen gaan hardlopen, en liefst buiten, want daglicht is altijd goed.
De hoeveelheid kunstlicht, het gemak waarmee we door tijdzones reizen, de 24-uurseconomie, het zijn allemaal betrekkelijk jonge verschijnselen. Wij mensen doen dingen waar we evolutionair niet voor bedoeld zijn. Maar we kunnen de schade beperken: we weten bijvoorbeeld dat rood kunstlicht onschuldig is voor je biologische klok. Met dat inzicht kunnen we hier de ziekenhuiszalen en de couveuse-afdeling verbeteren.’
Wat weten we nog niet?
‘We weten nog niet echt hoe die klok werkt, we zien de elektrische activiteit in die celletjes maar hoe ze samenwerken doorzien we nog niet. En we hebben de vrouwelijke klok nog bijzonder slecht bestudeerd. Dat heeft een reden: vrouwen hebben hun maandelijkse cyclus die hormonale variaties geeft, daarom doen we het onderzoek liever bij mannetjes.
Een andere beperking: we doen ons onderzoek bij muizen, maar dat zijn nachtdieren. Wij mensen zijn dagdieren, en er zijn aanwijzingen dat onze biologische klok anders op de input van licht reageert. Ook de effecten op de gemoedstoestand zijn moeilijk bij dieren te onderzoeken. We weten van mensen dat depressie vaak samengaat met een verstoorde biologische klok, maar hoe moet je dat nou verder onderzoeken?'
Tekst: Job de Kruiff
Meer van dit?
Dit artikel werd eerder gepubliceerd in Leidraad, het alumnimagazine van de Universiteit Leiden.